例：在上圖中已知電源v1的電壓為220v頻率為50HZ，求OUT端輸出電壓為17V
，電流I為2mA時，降壓電容C1的值為多少？ 

 

【解題猜想】從電路圖中可以看出好像是一個電容和電阻串聯的電容
，先試試用電源電壓V1減去17V得到電容兩端的電壓，得到電容兩端的電壓後除以電流，然後再根據電容的容抗計算方法得出電容的容量。 

 

 

仿真波形如下：猜想正確。 

 

 

實際實驗：一通電，電阻就冒煙了
，可見這個電路不實用。

 

試一試改進的電路，圖中的電路多加了電阻R2

 

 

電路的計算方法：隻不過是多了個並聯電阻，10150是電容C1和R2的並聯總阻值。再按照並聯電路的原理就可以得出電容的容量（這裏省略，如不懂，請到振德小學進修兩年）。得到的仿真結果也和猜想的結果一樣。實際實驗：電壓不穩定。電阻不會再冒煙，再進行電路改進。結果如下：

 

 

通過不斷的改變C1

，R1的值，得到OUT端的電壓等於穩壓管的穩壓值。電流取值於R1的值（通過實驗得到）。實(shi)際(ji)實(shi)驗(yan)時(shi)
，此(ci)電(dian)路(lu)較(jiao)以(yi)前(qian)的(de)電(dian)路(lu)安(an)全(quan)穩(wen)定(ding)。當(dang)然(ran)由(you)於(yu)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)壓(ya)等(deng)於(yu)穩(wen)壓(ya)二(er)極(ji)管(guan)的(de)穩(wen)壓(ya)值(zhi)，所(suo)以(yi)此(ci)電(dian)路(lu)還(hai)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)測(ce)量(liang)未(wei)知(zhi)穩(wen)壓(ya)管(guan)的(de)穩(wen)壓(ya)值(zhi)。 

 

下麵的電路最好不要用。

 

 

電容降壓式電源原理及電路

 

將jiang交jiao流liu市shi電dian轉zhuan換huan為wei低di壓ya直zhi流liu的de常chang規gui方fang法fa是shi采cai用yong變bian壓ya器qi降jiang壓ya後hou再zai整zheng流liu濾lv波bo，當dang受shou體ti積ji和he成cheng本ben等deng因yin素su的de限xian製zhi時shi，最zui簡jian單dan實shi用yong的de方fang法fa就jiu是shi采cai用yong電dian容rong降jiang壓ya式shi電dian源yuan。

  

一、電路原理 

 

電容降壓式簡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在市電的負半周時給C1提供放電回路
，D3是穩壓二極管，R1為關斷電源後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。

 

整流後未經穩壓的直流電壓一般會高於30伏，並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。

 

 

二
、器件選擇 

 

1.電路設計時，應先測定負載電流的準確值，然後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小於C1的充放電電流時，多餘的電流就會流過穩壓管
，若穩壓管的最大允許電流Idmax小於Ic-Io時易造成穩壓管燒毀。

 

2.為保證C1可靠工作，其耐壓選擇應大於兩倍的電源電壓。 

 

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。 

 

三、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 /（2 πf C）= 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的關係可近似認為：C=14.5 I，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。 

 

電容降壓電路的特點及元器件選擇

 

在電子製作時，為了減小體積、jiangdichengben，wangwangcaiyongdianrongjiangyadefangfadaitibenzhongdedianyuanbianyaqi。caiyongdianrongjiangyafangfaruyuanqijianxuanzebudang，budandabudaojiangyayaoqiu
，haiyoukenengzaochengdianlusunhuai。benwencongshijiyingyongjiaodu
，jieshaodianrongjiangyayuanqijianyingruhejinxingzhengquexuanze。

 

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。由於整流管的導通電阻隻有幾歐姆，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2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圖。

 

 

由於R甚小於XC1，R上的壓降VR也遠小於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：整流後的直流電流平均值Id,與交流電平均值I的關係為Id=V/XC1。若C1以uF為單位
，則Id為毫安單位
，對於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後，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，由於Id=0.62C1,可以看出，Id與C1成正比
，即C1確定以後，輸出電流Id是恒定的，而輸出直流電壓卻隨負載電阻RL大小不同在一定範圍內變化。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，由於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wen壓ya管guan的de穩wen壓ya值zhi應ying等deng於yu負fu載zai電dian路lu的de工gong作zuo電dian壓ya
，其qi穩wen定ding電dian流liu的de選xuan擇ze也ye非fei常chang重zhong要yao。由you於yu電dian容rong降jiang壓ya電dian源yuan提ti供gong的de的de是shi恒heng定ding電dian流liu，近jin似si為wei恒heng流liu源yuan，因yin此ci一yi般ban不bu怕pa負fu載zai短duan路lu，但dan是shi當dang負fu載zai完wan全quan開kai路lu時shi，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。由於RL與VD5並聯
，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於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,考慮到留有一定的餘量,因此C2耐壓取25V以上為好。

 

采用電容降壓的LED驅動電路分析

 

采用電容降壓電路是一種常見的小電流電源電路，由於其具有體積小﹑成本低﹑電流相對恒定等優點，也常應用於LED的驅動電路中。

 

圖一 為一個實際的采用電容降壓的LED驅動電路﹕請注意，大部分應用電路中沒有連接壓敏電阻或瞬變電壓抑製晶體管，建議連接上，因壓敏電阻或瞬變電壓抑製晶體管能在電壓突變瞬間( 如雷電﹑大用電設備起動等 )有效地將突變電流泄放
，從而保護二級關和其它晶體管，它們的響應時間一般在微毫秒級 。

 

 

電路工作原理﹕

 

電容C1的作用為降壓和限流﹕大家都知道，電容的特性是通交流﹑隔直流，當電容連接於交流電路中時，其容抗計算公式為﹕XC = 1/2πf C.式中，XC 表示電容的容抗﹑f 表示輸入交流電源的頻率﹑C 表示降壓電容的容量。

 

流過電容降壓電路的電流計算公式為﹕I = U/XC.式中 I 表示流過電容的電流﹑U 表示電源電壓﹑XC 表示電容的容抗在220V﹑50Hz的交流電路中，當負載電壓遠遠小於220V時，電流與電容的關係式為﹕I = 69C 其中電容的單位為uF
，電流的單位為mA.

 

下表為在220V﹑50Hz的交流電路中，理論電流與實際測量電流的比較

 

 

電阻R1為泄放電阻，其作用為﹕當正弦波在最大峰值時刻被切斷時，電容C1上的殘存電荷無法釋放
，會長久存在，在維修時如果人體接觸到C1的金屬部分
，有強烈的觸電可能
，而電阻R1的存在
，能將殘存的電荷泄放掉，從而保證人﹑jianquan。xiefangdianzudezuzhiyudianrongdedaxiaoyouguan，yibandianrongderongliangyueda，cancundedianhejiuyueduo，xiefangdianzujiuzuzhijiuyaoxuanxiaoxie。jingyanshujuruxiabiao
，gongshejishicankao﹕

 

 

D1 ~ D4的作用是整流，其作用是將交流電整流為脈動直流電壓。

 

C2﹑C3的作用為濾波，其作用是將整流後的脈動直流電壓濾波成平穩直流電壓

壓敏電阻( 或瞬變電壓抑製晶體管 )的作用是將輸入電源中瞬間的脈衝高壓電壓對地泄放掉
，從而保護LED不被瞬間高壓擊穿。

 

LED串聯的數量視其正向導通電壓( Vf )而定，在220V AC電路中，最多可以達到80個左右。

 

組件選擇﹕電容的耐壓一般要求大於輸入電源電壓的峰值，在220V,50Hz的交流電路中時，可以選擇耐壓為400伏以上的滌綸電容或紙介質電容。

 

D1 ~D4 可以選擇IN4007。

 

濾波電容C2﹑C3的耐壓根據負載電壓而定，一般為負載電壓的1.2倍。其電容容量視負載電流的大小而定。

下列電路圖為其它形式的電容降壓驅動電路，供設計時參考﹕

 

圖 二

 

在圖 二 電路中
，可控矽SCR及R3組成保護電路，當流過LED的電流大於設定值時，SCR導通一定的角度，從而對電路電流進行分流，使LED工作於恒流狀態，從而避免LED因瞬間高壓而損壞。

 

圖 三

 

在圖三電路中，C1﹑R1﹑壓敏電阻﹑L1﹑R2組成電源初級濾波電路
，能將輸入瞬間高壓濾除
，C2﹑R2組成降壓電路，C3﹑C4﹑L2﹑及壓敏電阻組成整流後的濾波電路。此電路采用雙重濾波電路


，能有效地保護LED不被瞬間高壓擊穿損壞。

 

 

是一個最簡單的電容降壓應用電路，電路中利用兩隻反並聯的LED對降壓後的交流電壓進行整流，可以廣泛應用於夜光燈﹑按鈕指示燈，要求不高的位置指示燈等場合。

 

 

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