電容降壓電路的工作原理

電容降壓電路，因其成本低廉、體積小而被廣泛地使用，此一優(yōu)點(diǎn)足以掩蓋其它所有缺點(diǎn)：輸出電流小(一般控制在100mA以內(nèi))，與市電直通非隔離而存在安全隱患，輸出電壓波動(dòng)大等;這些缺點(diǎn)也限制了其所能使用場(chǎng)所。

1、工作原理

就是利用電容在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流，因負(fù)載阻抗不是很大，而認(rèn)為此時(shí)的電容為一個(gè)恒流源為負(fù)載供電。

電容的取值一般在0.33～3.3uF之間，爭對(duì)我國220V/50Hz市電，利用容抗計(jì)算公式：Xc=1/(2pifC)，可得其容抗在965Ω～9.65kΩ范圍內(nèi)，較一般負(fù)載阻抗來說，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其值。

最簡單的電容降低電路如下圖示：

根據(jù)負(fù)載所需電流大小，來確定C1值的大小。

此電路我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題：交流的市電輸入，在負(fù)載兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變的電壓，而非我們所需的DC電源，故做如下改進(jìn)：

利用了二極管的單向?qū)ㄐ浴?/p>

但隨之又引入了第二個(gè)問題：電容C1放電回路問題;當(dāng)電壓從0逐步增大到最大值時(shí)，電壓對(duì)C1進(jìn)行充電，為負(fù)載提供電流;當(dāng)C1充滿電后，C1斷路，不再給負(fù)責(zé)提供電流;而此時(shí)，C1沒有放電回路，一直保持最大電壓，后續(xù)不再進(jìn)行充放電過程;故此電路只有在上電瞬間，才提供給負(fù)載pi/4時(shí)間的電流。

還是利用二極管的單向?qū)ㄐ?，?duì)上述電路做如下改進(jìn)，D2為C1提供放電回路。

我們?cè)趤碚艺覇栴}：在前面我們已經(jīng)提到，因Xc1很大而認(rèn)為C1為一個(gè)恒流源，故負(fù)載上的電壓完全由負(fù)載阻抗決定，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)其兩端的電壓也隨之變化，這并不是我們所期望看到的，所以穩(wěn)壓是我們需要考慮的一步。

此時(shí)，穩(wěn)壓二極管又有了它的用武之地，同時(shí)考慮到其與普通二極管的共性，故可對(duì)上述電路做如下改進(jìn)，將D2普通二極管改為D3穩(wěn)壓二極管。

如若再聯(lián)系下實(shí)際，上述電路的設(shè)計(jì)還未完。一般在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，電源端都會(huì)加入開關(guān)，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，C1又會(huì)存在放電回路問題了，此時(shí)又該如何避免這個(gè)問題呢?是的，直接在C1上并聯(lián)電阻以提供放電回路，阻值一般為幾百K，電路如下圖示：

R1和C1的取值，以下可作為一個(gè)參考：

到此，基本上完成了電容降壓電路原理圖的設(shè)計(jì)。

2、參數(shù)計(jì)算

總體思路是：先根據(jù)負(fù)載功耗情況，確定負(fù)載電流大小，然后再計(jì)算所需電容值的大小。

對(duì)穩(wěn)壓管的選擇，亦要綜合考慮成本、穩(wěn)壓值、 穩(wěn)壓二極管正常工作的反向電流值及能承受的最大反向電流值(要大于總電流值，當(dāng)負(fù)載開路時(shí)，才不會(huì)燒壞)等

3、注意事項(xiàng)

將壓電容為無極性電容，且耐壓必須在400V以上;

電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載，也不適合容性和感性負(fù)載;

因未與市電隔離，需注意安全，嚴(yán)防接觸導(dǎo)電，電路應(yīng)該放在一般接觸不到的地方;

維修時(shí)不能隨意更換電容值;

不能用在大功率場(chǎng)合，及負(fù)載變化或者不確定的場(chǎng)合;

降壓電容一般要接在火線上(純交流電路除外)，電路的零、火線不能接反，這一點(diǎn)可以用三腳插頭來強(qiáng)制或標(biāo)注清楚;

主要根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電頻率來選擇電容;

題外話，為什么不用電感或電阻來降壓?

電阻降壓有但是較少，應(yīng)用場(chǎng)合和電容降壓一樣，但電阻功耗大。電感降壓呢?原理和電容一樣，但估計(jì)精確的電感不好做，沒有電容容易得到，所以沒有用電感。(僅供參考)

審核編輯：湯梓紅