本文主要是關(guān)于阻容降壓的相關(guān)介紹，并著重對阻容降壓的原理及其電路進(jìn)行了詳盡的闡述。

阻容降壓

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。

原理

分類：電子應(yīng)用電路

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(gè)1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180歐姆。當(dāng)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，因?yàn)槿绻娙菔且粋€(gè)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(gè)特點(diǎn)，我們?nèi)绻谝粋€(gè)1uF的電容器上再串聯(lián)一個(gè)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(gè)阻性元件的特性。例如，我們將一個(gè)110V/8W的燈泡與一個(gè)1uF的電容串聯(lián)，在接到220V/50Hz的交流電壓上，燈泡被點(diǎn)亮，發(fā)出正常的亮度而不會(huì)被燒毀。因?yàn)?10V/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(huì)被點(diǎn)亮，而不會(huì)被燒毀。因?yàn)?W/65V的燈泡的工作電流也約為70mA。因此，電容降壓實(shí)際上是利用容抗限流。而電容器實(shí)際上起到一個(gè)限制電流和動(dòng)態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。

注意事項(xiàng)

采用電容降壓時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1. 根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙荩皇且罁?jù)負(fù)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負(fù)載，因?yàn)椴话踩?/p>

4. 電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載。

5. 同樣，電容降壓不適合容性和感性負(fù)載。

6. 當(dāng)需要直流工作時(shí)，盡量采用半波整流。不建議采用橋式整流， 因?yàn)槿ㄕ鳟a(chǎn)生浮置的地，并在零線和火線之間產(chǎn)生高壓，造成人體觸電傷害。而且要滿足恒定負(fù)載的條件。

容降壓式簡易電源的基本電路如圖1，C1為降壓電容器，VD2為半波整流二極管，VD1在市電的負(fù)半周時(shí)給C1提供放電回路，VD3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(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用的是圖2的所示的電路。當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時(shí)，可采用圖3所示的橋式整流電路。

器件選擇

1.電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先測定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值，然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。因?yàn)橥ㄟ^降壓電容C1向負(fù)載提供的電流Io，實(shí)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(dāng)負(fù)載電流Io小于C1的充放電電流時(shí)，多余的電流就會(huì)流過穩(wěn)壓管，若穩(wěn)壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時(shí)易造成穩(wěn)壓管燒毀。

2.為保證C1可靠工作，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(shí)間內(nèi)泄放掉C1上的電荷。

設(shè)計(jì)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(fù)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(fù)載電流Io的關(guān)系可近似認(rèn)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。

12v阻容降壓電路圖

我們看一下常見的阻容降壓電路：

全波整流

半波整流

我們看到，整個(gè)電路包括的器件極少，CBB電容（或者安規(guī)電容）、二極管（1個(gè)、2個(gè)或者4個(gè)）、穩(wěn)壓管（由輸出電壓決定電壓值），濾波的電解電容，由此可見這個(gè)供電電路的成本是相當(dāng)?shù)牡土?/p>

這個(gè)電路的缺點(diǎn)很明顯了：1、不隔離，整個(gè)電路都是帶電的；2、提供的電流小，一般在100MA以下；3、功率因數(shù)極低，不過考慮到本身功率很小，這個(gè)影響倒不是很大；4、使用壽命短，比如穩(wěn)壓管燒壞、降壓電容容量降低造成供電不足、濾波電容損壞后造成整個(gè)電路燒壞。

本文要討論的是最后一個(gè)問題，怎么降低電路損壞的風(fēng)險(xiǎn)。上面列舉的3種電路中，存在的幾大隱患：穩(wěn)壓管容易擊穿，濾波電解電容容易老化。

1、穩(wěn)壓管為什么容易擊穿？我們知道220V交流電峰值電壓是311V，在峰值電壓下，流過穩(wěn)壓管的電流就會(huì)比平均值大1.4倍，而且是通電時(shí)如果剛好是接近峰值電壓值，降壓電容C1電壓為0，等于是短路狀態(tài)，此時(shí)瞬間電壓加在穩(wěn)壓管和濾波電容上，雖然電容電壓不能突變，可是電容也是有電阻值的，瞬間電流會(huì)比較大，電容上產(chǎn)生的瞬間電壓就會(huì)比較高，超過穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值時(shí)，穩(wěn)壓管必然會(huì)流過相對較大的電流，穩(wěn)壓管有瞬間擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。穩(wěn)壓管擊穿是最常見的損壞現(xiàn)象。

2、濾波電解電容的老化，上面提到電壓在峰值時(shí)，電流會(huì)是平均電流的1.4倍，那么電解電容上的電流變化是比較大的，長期的大紋波電流流過電解電容，就會(huì)造成電解電容的老化，容量下降，而容量下降后，紋波電流變得更大，會(huì)加速老化過程。

3、還有一種是由于降壓電容采用CBB電容，CBB電容壽命短，容量容易下降。為減少穩(wěn)壓管損壞風(fēng)險(xiǎn)，電路設(shè)計(jì)時(shí)采用的CBB電容容量值剛好夠用，在使用一段時(shí)間（如1年）后，容量下降，造成電路供電不足，后級電路就無法正常工作。

針對以上問題，將電路稍改進(jìn)一下，以全波整流為例，電路如下：

1、抗沖擊輸入電阻R2：一般采用幾歐~幾十歐，可以在通電瞬間減少?zèng)_擊電流，另外在后面電路短路時(shí)起到保險(xiǎn)電阻作用。

2、穩(wěn)壓管保護(hù)電阻R3：一般采用幾歐~幾十歐，以上電路中，整流橋后直接接的濾波電解電容E1，E1耐壓值要穩(wěn)壓管的2倍或以上。電解電容在通電瞬間或者電網(wǎng)電壓突變時(shí)，電壓會(huì)上升的比較高，比如12V電壓上升到13V，在傳統(tǒng)電路中，穩(wěn)壓管必然會(huì)流過很大的電流，而改進(jìn)后，圖1穩(wěn)壓管串接保護(hù)電阻，使流過穩(wěn)壓管的電流變得波動(dòng)很小，但是輸出電壓會(huì)隨著波動(dòng)到13V，后級電壓要求不高時(shí)可按電路1改進(jìn)。圖2電路同時(shí)有R3保護(hù)電阻，E1電壓上升時(shí)，穩(wěn)壓管的電流波動(dòng)很小，而且輸出電壓由于有穩(wěn)壓管+濾波電容E2的限制，波動(dòng)極小，濾波電容E2的耐壓值可以降到穩(wěn)壓管電壓值的1.2倍。

由以上分析可見，加入2個(gè)電阻后，對穩(wěn)壓管、濾波電解電容都起到了保護(hù)作用，大大的提高了阻容降壓電路的可靠性和壽命。

阻容降壓的原理淺析

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(gè)1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180歐姆。當(dāng)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(gè)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(gè)特點(diǎn)，我們?nèi)绻谝粋€(gè)1uF的電容器上再串聯(lián)一個(gè)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(gè)阻性元件的特性。例如，我們將一個(gè)110V/8W的燈泡與一個(gè)1uF的電容串聯(lián)，在接到220V/50Hz的交流電壓上，燈泡被點(diǎn)亮，發(fā)出正常的亮度而不會(huì)被燒毀。因?yàn)?10V/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(huì)被點(diǎn)亮，而不會(huì)被燒毀。因?yàn)?W/65V的燈泡的工作電流也約為70mA。因此，電容降壓實(shí)際上是利用容抗限流。而電容器實(shí)際上起到一個(gè)限制電流和動(dòng)態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。

在小電壓全波整流輸出時(shí)，最大輸出電流即為：

容抗：Xc=1/（2πfC）

電流：Ic = U/Xc=2πfCU

采用電容降壓時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1、根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙荩皇且罁?jù)負(fù)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?yàn)椴话踩?/p>

4、電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載條件。

5、同樣，電容降壓不適合容性和感性負(fù)載。

6、當(dāng)需要直流工作時(shí)，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(fù)載的條件。

結(jié)語

關(guān)于阻容降壓的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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