電容降壓式電源的電路圖文介紹

在常用的低壓電源中，用電容器降壓（實際是電容限流）與用變壓器相比，電容降壓的電源體積小、經濟、可靠、效率高，缺點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載中，對地有220V電壓，人易觸電，但若用在不需人體接觸的電路內部電路電源中，本弱點也可克服。如冰箱電子溫控器或遙控電源的開/關等電源都是用電容器降壓而制作的。相對于電阻降壓，對于頻率較低的50Hz交流電而言，在電容器上產生的熱能損耗很小，所以電容器降壓更優于電阻降壓。

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C1=2uF，其容抗XCL=1/(2PI*fC1)=1592。由于整流管的導通電阻只有幾歐姆，穩壓管VS的動態電阻為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論：(1)在使用電源變壓器作整流電源時，當電路中各項參數確定以后，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取值大小應根據負載電流來選擇，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。

穩壓管的穩壓值應等于負載電路的工作電壓，其穩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的最大穩定電流應該取100毫安為宜。由于RL與VD5并聯，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，所以其最小穩定電流不得大于18毫安，否則將失去穩壓作用。

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是穩壓二極管R1為關斷電源后C1的電荷泄放電阻。在實際應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。整流后未經穩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生很大的波動，這是因為此類電源內阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應用場合。

器件選擇

1.電路設計時，應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壓管，若穩壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時易造成穩壓管燒毀。

2.為保證C1可*工作，其耐壓選擇應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泄放掉C1上的電荷。

設計舉例

圖-2中，已知C1為0.33μF，交流輸入為220V/50Hz，求電路能供給負載的最大電流。

C1在電路中的容抗Xc為：

Xc=1/(2πfC)=1/(2*3.14*50*0.33*10-6)=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與負載電流Io的關系可近似認為：C=14.5I，其中C的容量單位是μF，Io的單位是A。

電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應用上要特別注意隔離，防止觸電。使用時需注意以下事項：

1、根據負載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當的電容，而不是依據負載的電壓和功率。

2、未和220V交流高壓隔離，請注意安全，嚴防觸電！電容降壓不能用于大功率條件，因為不安全。

3、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。

4、電路設計時，應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壓管，若穩壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時易造成穩壓管燒毀。

5、限流電容必須采用無極性電容，絕對不能采用電解電容。且電容耐壓須在400V以上。最理想的電容為鐵殼油浸電容。為保證C1可靠工作，其耐壓選擇應大于兩倍的電源電壓。

6、泄放電阻R1的選擇必須保證在要求的時間內泄放掉C1上的電荷。

7、電容降壓不適合動態負載條件。同樣，電容降壓不適合容性和感性負載。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。

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