电容降压式电源原理及电路

toyboy

电容降压式电源
   
将交流市电转换为低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波，当受体积和成本等因素的限制时，最简单实用的方法就是采用电容降压式电源。

一、电路原理

电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，D2为半波整流二极管，D1在市电的负半周时给C1提供放电回路，D3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。

整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。

二、器件选择

1.电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流Ic。C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁。

2.为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。

3.泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。

三、设计举例

图2中，已知C1为0.33μF，交流输入为220V/50Hz，求电路能供给负载的最大电流。

C1在电路中的容抗Xc为：

Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K

流过电容器C1的充电电流（Ic）为：

Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。

通常降压电容C1的容量C与负载电流Io的关系可近似认为：C=14.5 I，其中C的容量单位是μF，Io的单位是A。

电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电。

RayLee

以前会用，现在各种电压的适配器模块多了，很少用阻容的了。核心：C=14.5 I，其中C的容量单位是μF，Io的单位是A。

qdliuji

一般按照60ma/1uf计算就可以了，电压高电流会减小。

wanwenhao1

既然是“……当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。”，那么你在刚刚发布的另一个帖子里：https://shoudianbbs.com/forum.ph ... &extra=page%3D1，却说“ 6、 当需要直流工作时,尽量采用半波整流。不建议采用桥式整流。……” 。

请问 哪个帖子是乱说的？

any

wanwenhao1 发表于 2024-1-2 13:03
既然是“……当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。”，那么你在刚刚发布的另一个 ...

我也想问，桥式有什么不好。

toyboy

wanwenhao1 发表于 2024-1-2 13:03
既然是“……当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。”，那么你在刚刚发布的另一个 ...

以前收集的资料～未曾详细的去看～


仔细看，资料说明及3个电路图似乎都有问题。

图1：次半波流经VD1整流回到R1，相当于没给负载提供电流，但这样一来，就非常考验VD1与R1的承受能力，很容易烧毁。
图2：同样道理，但图中VD1是稳压管，它稳压什么？对于交流电而言，在电路接通的瞬间，电容是通交流阻直流，AC220是直接施加到VD1上～！
图3：改用了桥式整流～采用桥式整流的弊端如下：（另一帖子也有部分回复）

另一帖子：建议不采用桥式整流～，，，，如果先降压再整流，提供给负载的电压低，如果是全桥整流，次半波整流滤波后电压就非常高、、

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问题来了：如果我先全桥整流，的到脉动半波，再进行阻容降压，后果会怎么样？


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其实，半波整流、全波整流，应该都没什么问题，问题在于元件的摆放位置（是先整流还是先降压），所谓整流，就是让电流单向～
但整流过后，它并不是真正的直流！是单向的脉动电流！即使经过电容的滤波（其实并不是“滤”！而是利用电容反泄放自举，从而使电压波形趋于平稳而已），仅是名义上的直流！

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先抛开半波、全波的问题，就图中 电路而言，电路中用稳压是对的，但应该是在整流后，而且是在电容滤波后！

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个人理解，电路用全波应该没什么问题，但应该是先整流再降压，整流得到的脉动单向电流（非直流电流）对于后面的阻容降压电路应该没什么影响。

在阻容降压电路中，我们很可能忽略了那个“泄放”电阻存在的意义或作用？（限流、分压）

wanwenhao1

toyboy 发表于 2024-1-2 19:39
以前收集的资料～未曾详细的去看～

“图1：次半波流经VD1整流回到R1，相当于没给负载提供电流，但这样一来，就非常考验VD1与R1的承受能力，很容易烧毁。”   ————VD1是给电容器放电提供通道，半波整流电路必须设置的，不能缺少。R1是电容器的泄放电阻，断电时泄放电容器上储存的高压电，上电期间基本不起作用，电阻本身的耐压足够即可。

图2：同样道理，但图中VD1是稳压管，它稳压什么？对于交流电而言，在电路接通的瞬间，电容是通交流阻直流，AC220是直接施加到VD1上～！————“电容是通交流阻直流”这句话在此处用得极不妥当，甚至可以说用在此处就是错误的。VD1的作用可以理解为当负载电流略有变化时，VD1可以调整自身电流的大小，在一定范围内稳定输出电压。当然它安装的位置最好是在滤波电容器的后面，也就是整流二极管的负极端，电路就必然成了图1的情况。图2相对于图1，也就是省去了一个极不值钱的整流管。
。

图3：改用了桥式整流～采用桥式整流的弊端如下：（另一帖子也有部分回复）“……应该是先整流再降压，整流得到的脉动单向电流（非直流电流）对于后面的阻容降压电路应该没什么影响……”，————你这谬误就大了哈。直流系统，哪怕是完全的脉冲直流电路，电容器是能完全隔绝的，哪来什么降压功能，所以整流后才设置降压电容器的结果是没有直流输出，电路完全错误！


在阻容降压电路中，我们很可能忽略了那个“泄放”电阻存在的意义或作用？（限流、分压）———— 非也，那个电阻仅仅是断电时泄放电容器上的电荷，没有其它（限流、分压）功能。

PBX2

wanwenhao1 发表于 2024-1-3 13:38
“图1：次半波流经VD1整流回到R1，相当于没给负载提供电流，但这样一来，就非常考验VD1与R1的承受能力，很 ...

人家好不容易整出来个“原理及电路”这一下就被你给搅黄了

闯王

PBX2 发表于 2024-1-3 15:06
人家好不容易整出来个“原理及电路”这一下就被你给搅黄了
...

表哥啊，这个图，如果我想降低led指示灯的亮度，应该调整哪个东西？

                               
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PBX2

闯王 发表于 2024-1-3 17:37
表哥啊，这个图，如果我想降低led指示灯的亮度，应该调整哪个东西？

最简单的办法就是直接在LED引脚处加一个合适功率的电阻。

wanwenhao1

闯王 发表于 2024-1-3 17:37
表哥啊，这个图，如果我想降低led指示灯的亮度，应该调整哪个东西？

你只能调整2.2nf电容器的大小来调整LED的工作电流。

qdliuji

闯王 发表于 2024-1-3 17:37

                               
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表哥啊，这个图，如果我想降低led指示灯的亮度，应该调整哪个东西？

降低22nf电容容量。目前是1.2ma左右，个人感觉高亮度LED用0.2-0.5ma电流就够了，换4.7-10nf电容。

qdliuji

toyboy 发表于 2024-1-2 19:39

                               
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以前收集的资料～未曾详细的去看～

图3是最常用的电容降压电路。R1是电容泄放电阻，无其他作用。稳压管的作用是限制最高电压，电容降压无限压能力，无负载电压基本就是市电整流滤波后电压，负载轻电压会很高会烧毁后面电路。

闯王

wanwenhao1 发表于 2024-1-3 19:50
你只能调整2.2nf电容器的大小来调整LED的工作电流。

多谢，懂了

闯王

PBX2 发表于 2024-1-3 19:39
最简单的办法就是直接在LED引脚处加一个合适功率的电阻。

加电阻不会让它的输出电压升高吗？该电路是恒压的还是恒流的？还是电压电流都变化的？

闯王

qdliuji 发表于 2024-1-3 21:11
降低22nf电容容量。目前是1.2ma左右，个人感觉高亮度LED用0.2-0.5ma电流就够了，换4.7-10nf电容。
...

这个电流是怎么算出来的？

qdliuji

闯王 发表于 2024-1-3 22:24
这个电流是怎么算出来的？

电容降压一般按照60ma/UF计算，半波电流减半。你这个电路LED两端最好再并个几伏的稳压管，一旦LED烧坏电压可能高达300多伏。

hfshen

闯王 发表于 2024-1-3 17:37
表哥啊，这个图，如果我想降低led指示灯的亮度，应该调整哪个东西？

没有合适的降压限流电容更换，估计在LED两侧并联一个2K左右的电阻能降低一半的亮度（可以根据亮度增加或减少电阻的阻值）。
但是更换电容能省点电，并联电阻不省电。

PBX2

闯王 发表于 2024-1-3 22:22
加电阻不会让它的输出电压升高吗？该电路是恒压的还是恒流的？还是电压电流都变化的？
...

你这个DB107S其实就是个整流桥，２２０V交流输入后阻容降压然后桥式整流，负载就是一个发光二极管，与二极管并联的是一个为了降低闪烁用的（平滑整流后直流电用的）电容。

在LED上串联一个合适的电阻当然可以降低LED的亮度的，记得以前本论坛有个帖子说的是排插上的指示灯改造的（你这个电路很想那个帖子里的），去看看那个帖子不就行了。

qdliuji

PBX2 发表于 2024-1-4 09:53

                               
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你这个DB107S其实就是个整流桥，２２０V交流输入后阻容降压然后桥式整流，负载就是一个发光二极管，与二 ...

这个电路串电阻并不能降低电流（阻值非常大的除外）。电容降压电路在低压下可以看作一个近似恒流源。