阻容降压电路的可靠性改进

HelloEE · 发表于 2019-12-24 09:39

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电阻电容降压电路，是我们常用的常见的供电方式之一，一般应用于小家电的控制电路中，如电风扇、暖奶器、酸奶机、煮蛋器、拉发器等等。因为阻容降压供电电路成本极低，所以很多厂家还是愿意使用，尽管存在很多的缺点。

我们看一下常见的阻容降压电路：

我们看到，整个电路包括的器件极少，CBB电容（或者安规电容）、二极管（1个、2个或者4个）、稳压管（由输出电压决定电压值），滤波的电解电容，由此可见这个供电电路的成本是相当的低廉。

这个电路的缺点很明显了：

1. 不隔离，整个电路都是带电的，有可能引起触电事故；

2. 提供的电流小，一般在100MA以下；

3. 功率因数极低，不过考虑到本身功率很小，这个影响倒不是很大；

4. 使用寿命短，比如稳压管烧坏、降压电容容量降低造成供电不足、滤波电容损坏后造成整个电路烧坏。

本文要讨论的是最后一个问题，怎么降低电路损坏的风险。上面列举的3种电路中，存在的几大隐患：稳压管容易击穿，滤波电解电容容易老化。

1. 稳压管为什么容易击穿？

我们知道220V交流电峰值电压是311V，在峰值电压下，流过稳压管的电流就会比平均值大1.4倍，而且是通电时如果刚好是接近峰值电压值，降压电容C1电压为0，等于是短路状态，此时瞬间电压加在稳压管和滤波电容上，虽然电容电压不能突变，可是电容也是有电阻值的，瞬间电流会比较大，电容上产生的瞬间电压就会比较高，超过稳压管稳压值时，稳压管必然会流过相对较大的电流，稳压管有瞬间击穿的风险。稳压管击穿是最常见的损坏现象。

2. 滤波电解电容的老化

上面提到电压在峰值时，电流会是平均电流的1.4倍，那么电解电容上的电流变化是比较大的，长期的大纹波电流流过电解电容，就会造成电解电容的老化，容量下降，而容量下降后，纹波电流变得更大，会加速老化过程。

3. CBB电容寿命短

还有一种是由于降压电容采用CBB电容，CBB电容寿命短，容量容易下降。为减少稳压管损坏风险，电路设计时采用的CBB电容容量值刚好够用，在使用一段时间（如1年）后，容量下降，造成电路供电不足，后级电路就无法正常工作。

针对以上问题，将电路稍改进一下，以全波整流为例，电路如下：

1. 抗冲击输入电阻R2：一般采用几欧~几十欧，可以在通电瞬间减少冲击电流，另外在后面电路短路时起到保险电阻作用。

2. 稳压管保护电阻R3：一般采用几欧~几十欧，以上电路中，整流桥后直接接的滤波电解电容E1，E1耐压值要稳压管的2倍或以上。电解电容在通电瞬间或者电网电压突变时，电压会上升的比较高，比如12V电压上升到13V，在传统电路中，稳压管必然会流过很大的电流，而改进后，图1稳压管串接保护电阻，使流过稳压管的电流变得波动很小，但是输出电压会随着波动到13V，后级电压要求不高时可按电路1改进。图2电路同时有R3保护电阻，E1电压上升时，稳压管的电流波动很小，而且输出电压由于有稳压管+滤波电容E2的限制，波动极小，滤波电容E2的耐压值可以降到稳压管电压值的1.2倍。

由以上分析可见，加入2个电阻后，对稳压管、滤波电解电容都起到了保护作用，大大的提高了阻容降压电路的可靠性和寿命。