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，當受體積和成本等因素的限制時，最簡單實用的方法就是采用電容降壓式電源。

采用電容降壓時應(yīng)注意以下幾點：

1、根據(jù)負載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當?shù)碾娙荩皇且罁?jù)負載的電壓和功率。

2、限流電容必須采用無極性電容，絕對不能采用電解電容。而且電容的耐壓須在 400V 以上。最理想的電容為鐵殼油浸電容。

3、電容降壓不能用于大功率條件，因為不安全。

4、電容降壓不適合動態(tài)負載條件。

5、同樣，電容降壓不適合容性和感性負載。

6、當需要直流工作時，盡量采用半波整流。不建議采用橋式整流，而且要滿足恒定負載的條件。

電路一

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：(國際標準單位)

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，但是因為浮地，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：

1、未和 220V 交流高壓隔離，請注意安全，嚴防觸電!

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電阻和并放電電阻。

3、注意齊納管功耗，嚴禁齊納管斷開運行。

電路二

最簡單的電容降壓直流供電電路及其等效電路如圖 1，C1 為降壓電容，一般為 0.33~3.3uF。假設(shè) C1=2uF，其容抗 XCL=1/(2PI*fC1)=1592。由于整流管的導(dǎo)通電阻只有幾歐姆，穩(wěn)壓管 VS 的動態(tài)電阻為 10 歐姆左右，限流電阻 R1 及負載電阻 RL 一般為 100~200，而濾波電容一般為 100uF~1000uF，其容抗非常小，可以忽略。若用 R 代表除 C1 以外所有元器件的等效電阻，可以畫出圖的交流等效電路。同時滿足了 XC1>R 的條件,所以可以畫出電壓向量由于 R 甚小于 XC1，R 上的壓降 VR 也遠小于 C1 上的壓降，所以 VC1 與電源電壓 V 近似相等，即 VC1=V。根據(jù)電工原理可知：整流后的直流電流平均值 Id,與交流電平均值 I 的關(guān)系為 Id=V/XC1。若 C1 以 uF 為單位，則 Id 為毫安單位，對于 22V，50 赫茲交流電來說，可得到 Id=0.62C1。

由此可以得出以下兩個結(jié)論：(1)在使用電源變壓器作整流電源時，當電路中各項參數(shù)確定以后，輸出電壓是恒定的，而輸出電流 Id 則隨負載增減而變化;(2)使用電容降壓作整流電路時，由于 Id=0.62C1,可以看出，Id 與 C1 成正比，即 C1 確定以后，輸出電流 Id 是恒定的，而輸出直流電壓卻隨負載電阻 RL 大小不同在一定范圍內(nèi)變化。RL 越小輸出電壓越低，RL 越大輸出電壓也越高。C1 取值大小應(yīng)根據(jù)負載電流來選擇，比如負載電路需要 9V 工作電壓，負載平均電流為 75 毫安，由于 Id=0.62C1，可以算得 C1=1.2uF。考慮到穩(wěn)壓管 VD5 的的損耗，C1 可以取 1.5uF，此時電源實際提供的電流為 Id=93 毫安。

穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值應(yīng)等于負載電路的工作電壓，其穩(wěn)定電流的選擇也非常重要。由于電容降壓電源提供的的是恒定電流，近似為恒流源，因此一般不怕負載短路，但是當負載完全開路時，R1 及 VD5 回路中將通過全部的 93 毫安電流，所以 VD5 的最大穩(wěn)定電流應(yīng)該取 100 毫安為宜。由于 RL 與 VD5 并聯(lián)，在保證 RL 取用 75 毫安工作電流的同時，尚有 18 毫安電流通過 VD5，所以其最小穩(wěn)定電流不得大于 18 毫安，否則將失去穩(wěn)壓作用。

限流電阻取值不能太大，否則會增加電能損耗，同時也會增加 C2 的耐壓要求。如果是 R1=100 歐姆，R1 上的壓降為 9.3V,則損耗為 0.86 瓦,可以取 100 歐姆 1 瓦的電阻。

濾波電容一般取 100 微法到 1000 微法,但要注意其耐亞的選擇 . 前已述及,負載電壓為 9V,R1 上的壓降為 9.3V,總降壓為 18.3V,考慮到留有一定的余量,因此 C2 耐壓取 25V 以上為好。

電路三

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。在實際應(yīng)用時常常采用的是圖 -2 的所示的電路。當需要向負載提供較大的電流時，可采用圖 -3 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高于 30 伏，并且會隨負載電流的變化發(fā)生很大的波動，這是因為此類電源內(nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場合。

器件選擇

1、電路設(shè)計時，應(yīng)先測定負載電流的準確值，然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。因為通過降壓電容 C1 向負載提供的電流 Io，實際上是流過 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。當負載電流 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。

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。

整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會高于 30 伏，并且會隨負載電流的變化發(fā)生很大的波動，這是因為此類電源內(nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場合。

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。

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 1uF 的電容所產(chǎn)生的容抗約為 3180 歐姆。當 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)這個特點，我們?nèi)绻谝粋€ 1uF 的電容器上再串聯(lián)一個阻性元件,，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阻性元件的特性。例如，我們將一個 110V/8W 的燈泡與一個 1uF 的電容串聯(lián)，在接到 220V/50Hz 的交流電壓上，燈泡被點亮，發(fā)出正常的亮度而不會被燒毀。因為 110V/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，燈泡同樣會被點亮，而不會被燒毀。因為 5W/65V 的燈泡的工作電流也約為 70mA。因此，電容降壓實際上是利用容抗限流。而電容器實際上起到一個限制電流和動態(tài)分配電容器和負載兩端電壓的角色。
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