電容降壓電源原理和計(jì)算公式分析
電容降壓電源原理和計(jì)算公式分析
在常用的低壓電源中，用電容器降壓（實(shí)際是電容限流）與用變壓器相比，電容降壓的電源體積小、經(jīng)濟(jì)、可靠、效率高，缺點(diǎn)是不如變壓器變壓的電源安全。通過電容器把交流電引入負(fù)載中，對(duì)地有220V電壓，人易觸電，但若用在不需人體接觸的電路內(nèi)部電路電源中，本弱點(diǎn)也可克服。如冰箱電子溫控器或遙控電源的開/關(guān)等電源都是用電容器降壓而制作的。
相對(duì)于電阻降壓，對(duì)于頻率較低的50Hz交流電而言，在電容器上產(chǎn)生的熱能損耗很小，所以電容器降壓更優(yōu)于電阻降壓。
電容降壓的工作原理并不復(fù)雜。他的工作原理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。例如，在50Hz的工頻條件下，一個(gè)1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180歐姆。當(dāng)220V的交流電壓加在電容器的兩端，則流過電容的最大電流約為70mA。雖然流過電容的電流有70mA，但在電容器上并不產(chǎn)生功耗，應(yīng)為如果電容是一個(gè)理想電容，則流過電容的電流為虛部電流，它所作的功為無功功率。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們?nèi)绻谝粋(gè)1uF的電容器上再串聯(lián)一個(gè)阻性元件，則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個(gè)阻性元件的特性。例如，我們將一個(gè)110V/8W的燈泡與一個(gè)1uF的電容串聯(lián)，在接到220V/50Hz的交流電壓上，燈泡被點(diǎn)亮，發(fā)出正常的亮度而不會(huì)被燒毀。因?yàn)?10V/8W的燈泡所需的電流為8W/110V=72mA，它與1uF電容所產(chǎn)生的限流特性相吻合。同理，我們也可以將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯(lián)接到220V/50Hz的交流電上，燈泡同樣會(huì)被點(diǎn)亮，而不會(huì)被燒毀。因?yàn)?W/65V的燈泡的工作電流也約為70mA。因此，電容降壓實(shí)際上是利用容抗限流。而電容器實(shí)際上起到一個(gè)限制電流和動(dòng)態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。
電容降壓式簡(jiǎn)易電源的基本電路如圖1 ，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(shí)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(shí)常常采用的是圖2 的所示的電路。當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時(shí)，可采用圖3 所示的橋式整流電路。
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(shí)，每微法電容可得到電流（平均值）為：（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位）
I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C
=0.44*220*2*3.14*50*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
=0.89*220*2*3.14*50*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(shí)，需要注意以下事項(xiàng)：
1、未和220V交流高壓隔離，請(qǐng)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、電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先測(cè)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(shí)，多余的電流就會(huì)流過穩(wěn)壓管，若穩(wěn)壓管的最大允許電流 Idmax 小于 Ic-Io 時(shí)易造成穩(wěn)壓管燒毀。
4、為保證 C1 可靠工作，其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。
5、泄放電阻 R1 的選擇必須保證在要求的時(shí)間內(nèi)泄放掉 C1 上的電荷。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2017-09-05
