電容降壓電路原理講解

將交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直流的常規(guī)方法是采用變壓器降壓后再整流濾波，當(dāng)受體積和成本等因素的限制時，最簡單實(shí)用的方法就是采用電容降壓式電源。

今天我們來聊聊電容降壓電路。

電容降壓式簡易電源的基本電路上圖，C1為降壓電容器，D2為半波整流二極管，D1在市電的負(fù)半周時給C1提供放電回路，D3是穩(wěn)壓二極管，R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻。

在實(shí)際應(yīng)用時常常采用的是下圖所示的電路

當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時，可采用下圖所示的橋式整流電路

整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動，這是因?yàn)榇祟愲娫磧?nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場合。

器件的選擇

①電路設(shè)計(jì)時，應(yīng)先測定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值，然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。 因?yàn)橥ㄟ^降壓電容C1向負(fù)載提供的電流Io，實(shí)際上是流過C1的充放電電流Ic。 C1容量越大，容抗Xc越小，則流經(jīng)C1的充、放電電流越大。 當(dāng)負(fù)載電流Io小于C1的充放電電流時，多余的電流就會流過穩(wěn)壓管，若穩(wěn)壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時易造成穩(wěn)壓管燒毀。

②為保證C1可靠工作，其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。

③泄放電阻R1的選擇必須保證在要求的時間內(nèi)泄放掉C1上的電荷。

計(jì)算舉例：

已知C1為0.33uF，交流輸入為220V/50Hz，求電路能供給負(fù)載的最大電流。

C1在電路中的容抗Xc為：

Xc=1/（2πfC）=1/（23.14500.3310-6）=9.65K

流過電容器C1的充電電流Ic為：

Ic=U/Xc=220/9.65=22mA。

通常降壓電容C1的容量C與負(fù)載電流Io的關(guān)系可近似認(rèn)為：C=14.5I，其中C的容量單位是uF，Io的單位是A。

電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特別注意隔離，防止觸電。

這一類的電路通常用于低成本取得非隔離的小電流電源。它的輸出電壓通常可在幾伏到三幾十伏，取決于所使用的齊納穩(wěn)壓管。所能提供的電流大小正比于限流電容容量。采用半波整流時，每微法電容可得到電流(平均值)為:

I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C

=0.4422023.1450*C=30000C

=30000*0.000001=0.03A=30mA

如果采用全波整流可得到雙倍的電流(平均值)為：

I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C

=0.8922023.1450*C=60000C

=60000*0.000001=0.06A=60mA

一般地，此類電路全波整流雖電流稍大，但是因?yàn)楦〉?，穩(wěn)定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。

使用這種電路時，需要注意以下事項(xiàng)：

①未和220V交流高壓隔離，請注意安全，嚴(yán)防觸電!

②限流電容須接于火線，耐壓要足夠大(大于400V)，并加串防浪涌沖擊兼保險(xiǎn)電阻和并放電電阻。

③注意齊納管功耗，嚴(yán)禁齊納管斷開運(yùn)行。

采用電容降壓電路是一種常見的小電流電源電路，由于其具有體積小、成本低、電流相對恒定等優(yōu)點(diǎn)，也常應(yīng)用于LED的驅(qū)動電路中。

下圖為一個實(shí)際的采用電容降壓的LED驅(qū)動電路

請注意，大部分應(yīng)用電路中沒有連接壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管，建議連接上，因壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管能在電壓突變瞬間( 如雷電，大用電設(shè)備起動等
)有效地將突變電流泄放，從而保護(hù)二級關(guān)和其它晶體管，它們的響應(yīng)時間一般在微毫秒級。

電阻R1為泄放電阻，其作用為：當(dāng)正弦波在最大峰值時刻被切斷時，電容C1上的殘存電荷無法釋放，會長久存在。 在維修時如果人體接觸到C1的金屬部分，有強(qiáng)烈的觸電可能，而電阻R1的存在，能將殘存的電荷泄放掉。 從而保證人、機(jī)安全。 泄放電阻的阻值與電容的大小有關(guān)，一般電容的容量越大，殘存的電荷就越多。 泄放電阻就阻值就要選小些。 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，供設(shè)計(jì)時參考：

壓敏電阻(或瞬變電壓抑制晶體管)的作用是將輸入電源中瞬間的脈沖高壓電壓對地泄放掉，從而保護(hù)LED不被瞬間高壓擊穿。

LED串聯(lián)的數(shù)量視其正向?qū)妷篤f而定﹐在220VAC電路中，最多可以達(dá)到80個左右。