| 阻容降壓原理說明
電容降壓的電路通常用於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，取決於所使用的穩壓管。所能提供的電流大小正比於限流電容容量。電容降壓的工作原理為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。例如，在50Hz 的工頻條件下，一個1uF 的電容所產生的容抗約為3180 奧姆。當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，但在電容器上並不產生功耗，應為如果電容是一個理想電容，則流過電容的電流為虛報電流，它所作的功為無功功率。根據這個特點，我們如果在一個1uF的電容器上再串聯一個阻性組件，則阻性組件兩端所得到的電壓和它所產生的功耗完全
取決於這個阻性組件的特性。因此，電容降壓實際上是利用容抗限流。而電容器實際上起到一個限制電流和動態分配電容器和負載兩端電壓的角色。電容降壓計算公式採用半波整流時，每微法電容可得到電流（平均值）為：Zc 的單位是奧姆；交流電頻率f 的單位是赫茲；電容器C 的單位是法拉。
I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C
=0.44*220*2*3.14*50*C=30395C
=30395*0.000001=0.03A=30mA
採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=61481C
=61481*0.000001=0.061A=61mA
採用電容降壓時應注意以下幾點：
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 限流電容必須採用無極性電容，絕對不能採用電解電容。而且電源電壓為110V 時電容的耐壓須在275V 以上，電源電壓為220V 時電容的耐壓須在600V 以上。
3 限流電容須接於火線，電容降壓不適合動態負載條件。在電容器兩端並聯1M 的泄放電阻。若需要加電源開關，為防止浪涌電流對負載RL 並聯。
4 當電容C 確定以後，輸出電流I 是恆定的，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。
5 穩壓管的穩壓值應等於負載電路的工作電壓，其穩定電流的選擇也非常重要。由於電容降壓電源提供的的是恆定電流，近似為恆流源，因此一般不怕負載短路，但是當負載完全開路時，限流電阻及穩壓管迴路中將通過全部的電流，所以穩壓管的最大穩定電流應該取比通過電容電流大一些為宜。由於RL 與穩壓管並聯，在保證RL 取用正常工作電流的同時，尚有一些電流通過穩壓管，所以其最小穩定電流不得大於這個電流，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C3的耐壓要求。 濾波電容一般取100 微法到1000 微法,但要注意其耐亞的選擇.耐壓選擇為負載電壓加上R1 上的壓降，再考慮到留有一定的余量。
電容降壓原理圖
例：
如下圖，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只有幾奧姆，穩壓管VS的動態電阻為10奧姆左右，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：整流后的直流電流平均值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為毫安培單位，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，輸出電壓是恆定的，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是恆定的，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毫安培，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毫安培。
穩壓管的穩壓值應等於負載電路的工作電壓，其穩定電流的選擇也非常重要。由於電容降壓電源提供的的是恆定電流，近似為恆流源，因此一般不怕負載短路，但是當負載完全開路時，R1及VD5迴路中將通過全部的93毫安培電流，所以VD5的最大穩定電流應該取100毫安培為宜。由於RL與VD5並聯，在保證RL取用75毫安培工作電流的同時，尚有18毫安培電流通過VD5，所以其最小穩定電流不得大於18毫安培，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奧姆，R1上的壓降為9.3V,則損耗為0.86瓦,可以取100奧姆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。
 |
