電容降壓電路的工作原理

電容降壓電路，因其成本低廉、體積小而被廣泛地使用，此一優(yōu)點足以掩蓋其它所有缺點：輸出電流小(一般控制在100mA以內)，與市電直通非隔離而存在安全隱患，輸出電壓波動大等;這些缺點也限制了其所能使用場所。

1、工作原理

就是利用電容在一定的交流信號頻率下產生的容抗來限制最大工作電流，因負載阻抗不是很大，而認為此時的電容為一個恒流源為負載供電。

電容的取值一般在0.33～3.3uF之間，爭對我國220V/50Hz市電，利用容抗計算公式：Xc=1/(2pifC)，可得其容抗在965Ω～9.65kΩ范圍內，較一般負載阻抗來說，已遠遠大于其值。

最簡單的電容降低電路如下圖示：

根據負載所需電流大小，來確定C1值的大小。

此電路我們會發(fā)現一個問題：交流的市電輸入，在負載兩端會產生一個交變的電壓，而非我們所需的DC電源，故做如下改進：

利用了二極管的單向導通性。

但隨之又引入了第二個問題：電容C1放電回路問題;當電壓從0逐步增大到最大值時，電壓對C1進行充電，為負載提供電流;當C1充滿電后，C1斷路，不再給負責提供電流;而此時，C1沒有放電回路，一直保持最大電壓，后續(xù)不再進行充放電過程;故此電路只有在上電瞬間，才提供給負載pi/4時間的電流。

還是利用二極管的單向導通性，對上述電路做如下改進，D2為C1提供放電回路。

我們在來找找問題：在前面我們已經提到，因Xc1很大而認為C1為一個恒流源，故負載上的電壓完全由負載阻抗決定，當負載變化時其兩端的電壓也隨之變化，這并不是我們所期望看到的，所以穩(wěn)壓是我們需要考慮的一步。

此時，穩(wěn)壓二極管又有了它的用武之地，同時考慮到其與普通二極管的共性，故可對上述電路做如下改進，將D2普通二極管改為D3穩(wěn)壓二極管。

如若再聯系下實際，上述電路的設計還未完。一般在進行電路設計時，電源端都會加入開關，當開關斷開時，C1又會存在放電回路問題了，此時又該如何避免這個問題呢?是的，直接在C1上并聯電阻以提供放電回路，阻值一般為幾百K，電路如下圖示：

R1和C1的取值，以下可作為一個參考：

到此，基本上完成了電容降壓電路原理圖的設計。

2、參數計算

總體思路是：先根據負載功耗情況，確定負載電流大小，然后再計算所需電容值的大小。

對穩(wěn)壓管的選擇，亦要綜合考慮成本、穩(wěn)壓值、 穩(wěn)壓二極管正常工作的反向電流值及能承受的最大反向電流值(要大于總電流值，當負載開路時，才不會燒壞)等

3、注意事項

將壓電容為無極性電容，且耐壓必須在400V以上;

電容降壓不適合動態(tài)負載，也不適合容性和感性負載;

因未與市電隔離，需注意安全，嚴防接觸導電，電路應該放在一般接觸不到的地方;

維修時不能隨意更換電容值;

不能用在大功率場合，及負載變化或者不確定的場合;

降壓電容一般要接在火線上(純交流電路除外)，電路的零、火線不能接反，這一點可以用三腳插頭來強制或標注清楚;

主要根據負載的電流大小和交流電頻率來選擇電容;

題外話，為什么不用電感或電阻來降壓?

電阻降壓有但是較少，應用場合和電容降壓一樣，但電阻功耗大。電感降壓呢?原理和電容一樣，但估計精確的電感不好做，沒有電容容易得到，所以沒有用電感。(僅供參考)

審核編輯：湯梓紅