0 弁言
随着科技的发展，打算机技能、数字化技能以及信息技能运用于传统家电，使家电具备智能化和信息网络功能，即智能家电，智能家用电器表示了家用电器最新技能面貌。其余，智能家电的节能和环保功能也成为了智能家电发展的一个趋势。为了实现智能家电的智能功能，就须要用到实现这些功能的专用芯片（ASIC），因此给这些专用集成芯片供应电源，成为一个至关主要的问题。阻容降压稳压电源设计大略，元件少，制造和利用都较可靠，在家电、照明等行业大量运用[1，2]。
早期稳压电源电路包括：降压变压器、整流二极管或整流桥、滤波电容及稳压环节组成[3]。由于其花费有色金属，体历年夜，价格高，安装不便，为战胜这些毛病，涌现了阻容降压稳压电路。如图1所示，阻容降压稳压电路节省了大体积的变压器，因此体积、重量及本钱都大大降落。
1 阻容降压稳压电路的设计与剖析
1.1 阻容降压稳压电路设计
本文所设计的阻容降压稳压电路如图2所示，Fuse为保险丝，参数选取为 1 A/250 V，当输入端流入大电流，保险丝熔断，从而保护阻容降压稳压电路器件不被破坏。压敏电阻R0选取14D471K，用来防浪涌，能够起到保护浸染；限流电阻R1、泄放电阻R2和限流电容C1构成阻容降压电路；D1半波整流二极管，D2在市电的负半周时给C1供应放电回路；D3、R6为低级稳压电路，R3、C2组成滤波电路，R4、Q1、D4构成串联稳压电路。
1.2 阻容降压及整流电路事理及剖析
虽然利用变压器降压，可以得到稳定的电压与较高的效率，由于变压器包含绕制线圈，会占用很大的空间，在实际布线与安装时就会造成一定的困难；另一方面，对付企业来说，利用变压器降压，本钱也会增加；阻容降压的核心元件是一个电阻和电容并联，实际上便是利用容抗限流。而电容器起到一个限定电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色，限流（降压）电容器C1一定要选择耐压高的，常日要大于两倍的电源电压，由于当阻容降压电路空载时，输出电压只有三十多伏，市电220 V电压大部分都加到电容C1上。
电容C1的取值，取决于通过的电流，当电容连接到互换电路中，电容C1的容抗为：
式中，XC1为电容的容抗，f为互换电源的频率，C1为电容的容量。因此流过阻容降压电路的电流为：
当采取半波整流时，由于只有互换电的半个周期通过，以是有：
因此在市电220 V电压下，每微法的电容得到的电流大小为：
。
R2为泄放电阻，当正弦波在最大峰值时候被割断时，电容C1上残余电荷无法开释，会长久存在，如果人体打仗到C1的金属部分，就会有强烈的触电可能，而电阻R2的存在，能够将残余的电荷泄放掉，从而担保人、机安全。泄放电阻的阻值和电容的大小有关，一样平常电容的容量越大，残余的电荷越多，泄放电阻的阻值就要选小一些的。履历数据如表1所示。
D1为半波整流二极管，虽然半波整流效率仅是全波整流的一半，但不推举利用桥式整流，由于在电路中总希望全体电路只有一个公共参考点即接地点。当采取阻容降压办法进行交直流转换时，如果采取桥式整流，在互换端和直流端不可能只有一个公共参考点，当互换真个零线和火线反接时，直流真个参考点可能会带电，因此这种做法不屈安。当采取半波整流时，可以担保交直流真个参考点都接到互换真个零线上，在电路调试时可以担保相对安全一些，这非常主要，因此利用半波整流电路。
对付半波整流二极管的选择，由于要考虑到电网电压有正负10%的颠簸，因此整流二极管的最大均匀电流IF和最高反向事情电压URM也应至少保留10%的余地，从而担保二极管安全事情，即选取：
个中U和RL为阻容降压后的输出电压和电路负载。
1.3 稳压电路剖析
本文所设计的低级稳压电路模型如图3所示，在图3中，R为限流电阻，rZ为稳压管的内阻，RL为等效负载。
在低级稳压电路中，利用稳压管的电流调节浸染，通过限流电阻R上电压或电流的变革进行补偿，达到稳压的目的。该电路的稳压系数Sr。当RL为常数时。
为使Sr数值小，需增大R；但在Uo和负载电流确定的情形下，若R的取值大，则Ui的取值也会变大，这样导致Sr变大。因此低级稳压电路的Sr值一样平常在0.01旁边，低级稳压后输出电压的纹波系数比较大，因此低级稳压性能较差。
低级稳压后输出的纹波系数较大，不能知足后级芯片输入电压的哀求，引入串联稳压电路，如图4所示，该电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定，达到输出电压Uo在Ui变革或负载电阻RL变革时，输出电压基本不变。
对付图4所示的串联稳压电路，当电网电压颠簸引起Ui增大，或负载电阻RL增大时，输出电压Uo将随着增大，晶体管T发射极电位UE升高；由于稳压管DZ端电压保持不变，晶体管T的UBE减小，晶体管基极电流Ib减小，发射极电流Ie也减小，从而使Uo减小；当电网电压颠簸引起Ui减小，或负载电阻RL减小时，输出电压Uo将随着减小，晶体管T发射极电位UE降落；由于稳压管DZ端电压保持不变，晶体管T的UBE增加，晶体管基极电流Ib增大，发射极电流Ie也增大，从而使Uo增大；因此可以保持输出电压Uo保持不变。
2 电路仿真和测试
本文采取NI公司的Multisim软件对阻容降压的稳压电路进行设计和仿真。图5～图7为全体阻容降压稳压电路的瞬态剖析仿真结果，瞬态剖析扫描韶光为1.5 s。图5为市电220 V经阻容降压和半波整流后的输出电压仿真波形，可以看出输出电压的纹波比较大，互换分量大（即脉动大）；并且会随负载电流的变革发生很大的颠簸，因此只适用于对脉动哀求不高的场合。图6为低级稳压输出的仿真图，可以看出，经由低级稳压后，电压纹波变小，但稳压系数仍较大，电压稳定在24 V旁边，仅能知足对稳压性能哀求不高的场合。图7为阻容降压稳压电路终极输出电压仿真情形，稳压电路输出电压纹波消逝，输出电压终极稳定在5.085 9 V，同时该阻容降压稳压电路的从上电到稳压的韶光约为241.706 2 ms，知足高性能电路的稳压须要。
根据阻容降压稳压电路的事理图2，实际的阻容降压稳压电路的测试结果如图8所示，图8(a)为电路上电瞬间的输出波形，由于电路从上电到稳压的韶光很短，以是波形很陡。图8(b)为终极稳压电路的输出电压，输出稳压的均匀值为5.04 V，最大值为5.12 V，最小值为4.96 V，与稳压电路仿真结果5.085 9 V仅相差0.045 9 V，因此稳压性能很好，知足对输入电压为5 V专用芯片（ASIC）供电哀求。
3 结论
本文先容阻容降压稳压电路的基本事理，设计出实用的稳压电路，通过详细的仿真剖析和对实际电路的测试，结果表明该阻容降压稳压电路能够输出稳定电压为5.04 V；与仿真剖析的空想数值仅相差0.045 9 V，同时，该电路构造大略，制造本钱比较低，事情性能良好，可靠性高，在输入电压、负载、环境温度等参数发生变革时仍能保持输出电压恒定，能为ASIC芯片供应稳定电源电压，目前该阻容降压稳压电路已经广泛运用于详细电子产品中。
参考文献
[1] 戴修敏．阻容降压电源的动怒剖析与改进[J]．电子技能运用，2015，41(1)：142-144.
[2] 钱江山．智能家电掌握技能研究[D]．杭州：浙江大学，2007.
[3] 童诗白，华成英．仿照电子技能根本[M].北京：高档教诲出版社，2011．
