131 1300 0010
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(jīng)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(nèi)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(guān)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(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。
設(shè)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(guān)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(yīng)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(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、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(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。
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(yīng)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(nèi)泄放掉C1上的電荷。
7、電容降壓不適合動態(tài)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。
