電容降壓電源原理和計算公式

tom4318

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110V電壓，人易觸電，但若用在不需人體接觸的電路內部電路電源中，本弱點也可克服。如冰箱電子溫控器或遙控電源的開/關等電源都是用電容器降壓而製作的。

　相對於電阻降壓，對於頻率較低的60Hz交流電而言，在電容器上產生的熱能損耗很小，所以電容器降壓更優於電阻降壓。Xc=1/2IIfc=1/2*3.1416*60*1uf=2653

    電容降壓的工作原理並不複雜。他的工作原理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。例如，在60Hz的工頻條件下，一個1uF的電容所產生的容抗Xc約為2653歐姆。當110V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41mA。雖然流過電容的電流有41mA，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部電流，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元件，則阻性元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元件的特性。例如，我們將一個110V/8W的燈泡與一個1uF的電容串聯，在接到110V/60Hz的交流電壓上，燈泡被點亮，發出正常的亮度而不會被燒毀。因為110V/8W的燈泡所需的電流為8W/110V=73mA，它與1uF電容所產生的限流特性相吻合。同理，我們也可以將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯接到110V/60Hz的交流電上，燈泡同樣會被點亮，而不會被燒毀。因為5W/65V的燈泡的工作電流也約為77mA。因此，電容降壓實際上是利用容抗限流。而電容器實際上作為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 為半波整流二極體，D1 在市電的負半周時給C1 提供放電回路，D3 是穩壓二極體，R1 為關斷電源後 C1 的電荷泄放電阻。在實際應用時常常採用的是圖2 的所示的電路。當需要向負載提供較大的電流時，可採用圖3 所示的橋式整流電路。
     這一類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，取決於所使用的齊納穩壓管。所能提供的電流大小正比於限流電容容量。採用半波整流時，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*110*2*Pi*f*C
       =0.44*110*2*3.14*60*C=18237C
       =18237*0.000001=0.018A=18mA
如果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*110*2*Pi*f*C
       =0.89*110*2*3.14*60*C=36889C
       =36889*0.000001=0.03689A=37mA
一般地，此類電路全波整流雖電流稍大，但是因為浮地，穩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110V交流高壓隔離，請注意安全，嚴防觸電！
    2、限流電容須接於火線，耐壓要足夠大（大於220V），並加串防浪湧衝擊兼保險電阻和並放電電阻。
    3、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。
    4、為保證 C1 可靠工作，其耐壓選擇應大於兩倍的電源電壓。
    5、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。

midole

雖是基本但很實用也常看到喔!

港都狼仔

不過這種電路需要注意的是因為與AC端並未隔離，需注意L/N顛倒後是否會有觸電危險。

tony6605

喔喔~了解，原來他的原理是這樣．

滿常在一些線路比較簡單的家電中常看到，我一直都把他叫做＂啟動電容＂

呵呵，原來是這樣喔＠＠～　可怕　電子學跟基本電學的應用真的千變萬化，想不到可這樣用．

我本來以為Ｘｃ只能拿來做阻抗匹配或者是震盪..

piligod

比起課堂上學的
以上更加貼近生活及實用

jia6970

感恩
受益良多
最近要弄小夜燈
剛好派上用場

jackluo05

此種降壓方式常看到..

allen062

省錢好用，不錯的方法。狼大的叮嚀也要切記，在限流電容之後如果有過壓保護就會安全一點。

yudylee

真是受益良多…謝謝分享

minghaw

真是受益良多…謝謝分享
離開學很久了
又重新勾起以前的記憶

綠巨人

這種電路時常在真空管負偏壓線路看到,感謝分享原理

yji31u0

又上了一堂寶貴的課程,謝謝大大分享還有狼大的提醒

windows7878

流過電容的最大電流約為41mA~~
110V/8W的燈泡所需的電流為8W/110V=73mA，它與1uF電容所產生的限流特性相吻合

這2句 有點看不太懂....

上面說最大為41ma~~~~而燈為73ma~~不是己超出41ma了嘛...那為何會和1uf 限流特性吻合 而不會燒燬.......

在重新學電子中 ^^"

shl651029

非電機電子科
都已經快忘記基本公式拉
我以個人非專業的想法
41ma是實際流過電流
73ma是最大額定電流
超過73ma就有可能燒燬這各元件吧
僅供討論 , 不負責喔
因為不是專業 僅是個人臆測推論
有空來去舊書攤找基本電學來唸唸

rayd168

受益良多…謝謝分享:sam13

casielid

非常感謝大大的分享.感激不盡.

goodnight

有沒有可能連地線也接電容呢??這樣會不會安全一點

py924

非常實用，謝謝～

wisly

實用的公式一定要算看看不然東西一下子就有問題了

er230059

"限流電容須接於火線"  請問一下如果接在水線會怎樣呢 而且一般來說 只要把插頭方向顛倒 不就改變了他接的線??

cyberdavid

學習了,非常實用,謝謝分享!!

616robin

此電路簡單，非常實用。
需注意絕緣部份。
電容品質須注意。