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詳細(xì)介紹

電容介紹以及電容降壓的工作原理

電容器

capacitor

            

以儲(chǔ)存電荷為特征、能隔斷直流而允許交流電流通過(guò)的電子元件。電容器是各類(lèi)電子設(shè)備大量使用的不可缺少的基本元件之一。各種電容器在電路中能起不同的作用，如耦合和隔直流、旁路、整流濾波、高頻濾波、調(diào)諧、儲(chǔ)能和分頻等。電容器應(yīng)根據(jù)電路中電壓、頻率、信號(hào)波形、交直流成分和溫濕度條件來(lái)加以選用。

發(fā)展簡(jiǎn)況 最原始的電容器是1745年荷蘭萊頓大學(xué)P.穆森布羅克發(fā)明的萊頓瓶，它是玻璃電容器的雛形。1874年德國(guó)M.鮑爾發(fā)明云母電容器。1876年英國(guó)D.斐茨杰拉德發(fā)明紙介電容器。1900年意大利L.隆巴迪發(fā)明瓷介電容器。30年代人們發(fā)現(xiàn)在陶瓷中添加鈦酸鹽可使介電常數(shù)成倍增長(zhǎng),因而制造出較便宜的瓷介電容器。1921年出現(xiàn)液體鋁電解電容器，1938年前后改進(jìn)為由多孔紙浸漬電糊的干式鋁電解電容器。1949年出現(xiàn)液體燒結(jié)鉭電解電容器，1956年制成固體燒結(jié)鉭電解電容器。50年代初，晶體管發(fā)明后，元件向小型化方向發(fā)展。隨著混合集成電路的發(fā)展，又出現(xiàn)了無(wú)引線的超小型片狀電容器和其他外貼電容器。

基本原理 電容器是由兩個(gè)電極及其間的介電材料構(gòu)成的。介電材料是一種電介質(zhì)，當(dāng)被置于兩塊帶有等量異性電荷的平行極板間的電場(chǎng)中時(shí)，由于極化而在介質(zhì)表面產(chǎn)生極化電荷，遂使束縛在極板上的電荷相應(yīng)增加，維持極板間的電位差不變。這就是電容器具有電容特征的原因。電容器中儲(chǔ)存的電量□等于電容量□與電極間的電位差□ 的乘積。電容量與極板面積和介電材料的介電常數(shù) □成正比，與介電材料厚度(即極板間的距離)成反比。

介電材料 電容器所用介電材料主要為固體，可分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類(lèi)。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)形式，無(wú)機(jī)介電材料有微晶離子結(jié)構(gòu)、無(wú)定形結(jié)構(gòu)和兩者兼有的結(jié)構(gòu)（如陶瓷、玻璃、云母等）。有機(jī)介電材料主要為共價(jià)鍵組成的高分子結(jié)構(gòu)，按結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)與否又可分為非極性（如聚丙烯、聚苯乙烯等）和極性(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯等)兩類(lèi)。電解電容器所用介質(zhì)是直接生長(zhǎng)在陽(yáng)極金屬上的氧化膜，也是離子型結(jié)構(gòu)。 AVX鉭電容

介電材料在外電場(chǎng)作用下會(huì)發(fā)生極化、損耗、電導(dǎo)和擊穿等現(xiàn)象，它們代表著電介質(zhì)的基本特性，而這些特性又取決于組分和分子結(jié)構(gòu)形式。

非極性有機(jī)材料和離子結(jié)構(gòu)較完善而緊密的無(wú)機(jī)材料的極化，屬于快速極化類(lèi)型；而極性有機(jī)材料和結(jié)構(gòu)松弛的離子晶體則屬于緩慢極化類(lèi)型。前者介電常數(shù) □較低，損耗角正切tg□值很小，溫度、頻率特性較好,且體積電阻率也較高；后者則大致相反。工程用介電材料不是理想的電介質(zhì)，具有不同程度的雜質(zhì)、缺陷和不均勻性。這是產(chǎn)生不同的體積電阻率□□和擊穿場(chǎng)強(qiáng)□□的原因。附表列出電容器常用介電材料的極化形式及其介電特性。

容器常用介電材料的主要極化形式和介電性能

參數(shù) 電容器的主要參數(shù)有標(biāo)稱(chēng)電容量及允許偏差、額定電壓、損耗角正切、絕緣電阻（或時(shí)間常數(shù)）、溫度特性和頻率特性等。

標(biāo)稱(chēng)電容量及允許偏差 標(biāo)志在每個(gè)電容器上的設(shè)計(jì)電容量稱(chēng)標(biāo)稱(chēng)電容量，有規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)系列。標(biāo)稱(chēng)電容量與實(shí)際值之間會(huì)有差異，但應(yīng)在允許偏差范圍內(nèi)。這種預(yù)先規(guī)定的偏差范圍稱(chēng)允許偏差，常用的有 ±5％、±10％、±20％三級(jí),精密的可優(yōu)于0.1％。電容器常以微法(□F)和皮法(pF)為電容量的單位。

額定電壓 在規(guī)定的環(huán)境條件下電容器允許連續(xù)施加的最高直流電壓，有規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)系列。電路中使用的電容器承受工作電壓不應(yīng)超過(guò)額定電壓值，降壓使用則有利于電容器的使用壽命。

損耗角正切 表征電容器在交變電場(chǎng)中所消耗的有功功率（消耗功率）與無(wú)功功率之比，以 tg□表示。其中是電容器的總電流與無(wú)功電流間的夾角，稱(chēng)為損耗角。它與溫度、頻率密切相關(guān)。AVX鉭電容

絕緣電阻 電容器兩引出端間的直流電阻值。既表示電容器所用的介電材料的絕緣性能，又表示其外殼或外部保護(hù)層的絕緣質(zhì)量。它隨溫度增高而按指數(shù)關(guān)系下降，單位為歐(Ω)或兆歐(MΩ)。容量較大(大于 0.1微法)的電容器用時(shí)間常數(shù)來(lái)表征絕緣質(zhì)量,其值等于絕緣電阻與電容量的乘積,單位為兆歐微法(MΩ□□F)或秒(s)。這樣可消除大容量電容器由于所用極板面積增大而必然導(dǎo)致絕緣電阻下降所帶來(lái)的假象,以表示其內(nèi)函質(zhì)量。電解電容器的絕緣質(zhì)量用漏電流來(lái)表示，單位為微安(□A)或毫安(mA)。

溫度特性和頻率特性 當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，電容器的絕緣電阻急劇下降。電容量與損耗角正切隨溫度的變化，因所用的介電材料而異。一般地說(shuō)，非極性有機(jī)材料和結(jié)構(gòu)緊密的優(yōu)質(zhì)無(wú)機(jī)材料，電容量受溫度的影響較小且變化有規(guī)律。對(duì)這類(lèi)電容器常用電容溫度系數(shù)（在規(guī)定的正溫區(qū)內(nèi)，每一攝氏度引起的電容量的相對(duì)變化率，以ppm/□為單位）來(lái)表示。其他類(lèi)型的電容器的電容量隨溫度變化較大，一般只規(guī)定允許使用的正、負(fù)極限溫度（稱(chēng)類(lèi)別溫度范圍）下的電容量與室溫下的電容量間的相對(duì)變化率。電容器的損耗角正切一般隨溫度升高先減小，隨后又增大；而當(dāng)溫度降低時(shí)，損耗角正切則迅速增大。

電容器在低頻下使用時(shí)，可視為由一電容和一電阻相并聯(lián)的電路。當(dāng)使用頻率增高時(shí)，其固有的電感和由電極與引線等形成的高頻電阻以及接觸電阻所產(chǎn)生的影響便非常突出，這時(shí)電容器可視為由電阻、電感、電容組成的等效串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。電容量將隨頻率增高而下降，損耗角正切值超過(guò)一定頻率將迅速上升。這些均與介電材料和電容器的結(jié)構(gòu)、尺寸有關(guān)。當(dāng)使用頻率升高時(shí)，將出現(xiàn)充電放電速率延緩、高頻旁路能力減弱、高頻功率損耗增大等情況。有些電容器在低頻下使用時(shí)性能良好，但在高頻下性能就變壞，甚至根本不能用。極性電解電容器只能用于脈動(dòng)直流電路。在使用電解電容器時(shí)，不能超過(guò)技術(shù)條件規(guī)定的直流電壓和允許的紋波電壓峰值，兩者之和不超過(guò)額定電壓，兩者之差不使電容器處于反向工作狀態(tài)。AVX鉭電容

分類(lèi) 電容器按電容量在使用中能否改變，分為固定電容器和可變電容器（包括微調(diào)）兩類(lèi)。

空氣可變電容器 以空氣為介質(zhì)，由固定極板和可轉(zhuǎn)動(dòng)極板構(gòu)成，它的電容量在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。根據(jù)電容量隨動(dòng)片轉(zhuǎn)動(dòng)角度變化的規(guī)律，分為直線電容式、直線波長(zhǎng)式、直線頻率式和對(duì)數(shù)式四種?？諝饪勺冸娙萜骶哂心芫_調(diào)節(jié)電容量、介質(zhì)損耗小 （□值高）、絕緣電阻高等特點(diǎn)，適用于高頻調(diào)諧和振蕩回路。常見(jiàn)的是雙聯(lián)或三聯(lián)統(tǒng)調(diào)結(jié)構(gòu)，各聯(lián)應(yīng)能精確跟蹤基準(zhǔn)聯(lián)。選用空氣可變電容器時(shí)應(yīng)注意電容量的最大與最小值及其比值、動(dòng)片旋轉(zhuǎn)力矩、調(diào)諧精度和刻度的重復(fù)性等要求。

塑料薄膜可變電容器 用很薄的塑料膜來(lái)代替空氣間隙，可使電容器體積變小。除用于調(diào)幅收音機(jī)外，還可制成調(diào)幅調(diào)頻兩用的型式。缺點(diǎn)是長(zhǎng)期穩(wěn)定性、使用壽命等方面均比空氣介質(zhì)的差，電容量也較小。

微調(diào)電容器 分為空氣介質(zhì)和無(wú)機(jī)材料介質(zhì)兩類(lèi)。前者主要用于輔助主調(diào)可變電容器而達(dá)到精密調(diào)節(jié)電容量的目的，電容量變化范圍很窄，但連續(xù)可變。后者以圓片形陶瓷微調(diào)電容器應(yīng)用最廣。此外還有管形微調(diào)結(jié)構(gòu)，是用可微調(diào)的金屬桿作內(nèi)電極，以燒滲銀層作外電極，介質(zhì)是玻璃或陶瓷管。它的微調(diào)精度很高，常用于精密電子儀器。

云母電容器 以白云母薄片敷以燒滲銀漿作電極經(jīng)疊壓而成。耐熱性、高頻性和穩(wěn)定性均優(yōu)，適用于高頻電路?？芍瞥删芎蜆?biāo)準(zhǔn)電容器。云母電容器對(duì)原材料質(zhì)量要求高，材料利用率低，價(jià)格較貴，在不少情況下常用電容器瓷、聚苯乙烯、聚丙烯等材料制成的電容器來(lái)代替。AVX鉭電容

Ⅰ類(lèi)瓷介電容器 它的介質(zhì)主要是堿土金屬或稀土金屬的鈦酸鹽、錫酸鹽的固熔體。高頻性能好，廣泛用于高頻耦合、旁路、隔直流、振蕩等電路中。另外，還可制成具有各種溫度系數(shù)的電容器，用于溫度補(bǔ)償電路。在大功率發(fā)射機(jī)和高頻加熱設(shè)備中的高壓、大功率電容器均以陶瓷為介質(zhì)。在陶瓷薄膜上，敷以金屬漿為電極，疊壓燒結(jié)而成獨(dú)石結(jié)構(gòu)電容器，具有小型化的優(yōu)點(diǎn)。

Ⅱ類(lèi)瓷介電容器 它的介質(zhì)是用鈦酸鋇或其他類(lèi)似材料（鈦酸鈣、鈦酸鍶等）形成的固熔體。這些介質(zhì)有極高的介電常數(shù)，所以可制成體積小、容量大的電容器。利用陶瓷成膜技術(shù)制成的獨(dú)石結(jié)構(gòu)電容器體積更小。但這類(lèi)電容器電性能較差、受溫度的影響較大、穩(wěn)定性也不好，只適用于低壓、直流和低頻電路。

玻璃電容器 以玻璃薄膜為介質(zhì)，用金屬箔或燒滲金屬層作電極，經(jīng)疊壓煅燒成整體密封結(jié)構(gòu)。用不同配方的玻璃介質(zhì)可制成具有不同電性能的電容器。

紙介電容器 以浸漬相應(yīng)浸漬劑的電容器紙為介電材料，用鋁箔作電極，經(jīng)卷繞而成。價(jià)格低、電容量中等，工作電壓范圍廣，是最通用的一種電容器。適用于直流或脈動(dòng)電路。另有用蒸發(fā)淀積鋅或鋁膜代替鋁箔作電極的，稱(chēng)為金屬化紙介電容器。它不僅體積較小而且具有“自愈能力”，即電介質(zhì)被瞬時(shí)擊穿后，電容器仍能恢復(fù)，繼續(xù)工作。

塑料薄膜電容器 采用聚酯（或稱(chēng)滌綸）和聚碳酸酯等可制作極性塑料薄膜電容器。這些介質(zhì)材料的特點(diǎn)是介電常數(shù)較大，耐熱（105～125□）和工作場(chǎng)強(qiáng)較高。聚酯薄膜電容器適用于直流和脈動(dòng)電路，聚碳酸酯薄膜電容器適用于交流電路。這兩種材料均適宜作金屬化電極，可代替電容器紙。但塑料薄膜缺少吸收浸漬劑的能力，所以只能用于低壓電路。將塑料薄膜與電容器紙疊合制成的紙膜復(fù)合介質(zhì)電容器，同時(shí)具有兩者的優(yōu)點(diǎn)，屬于高壓電容器，在小型化和耐熱性方面均較紙介電容器為優(yōu)。另外，采用聚苯乙烯、聚丙烯等可制作非極性塑料薄膜電容器，介電性能、溫度特性和頻率特性都比較好，因而適用于高頻電路。聚苯乙烯電容器的電容量穩(wěn)定性好，可用作高精度的電容器，但體積較大，工作溫度不宜超過(guò)70□；聚丙烯電容器工作溫度可達(dá) 125□，而聚四氟乙烯電容器可達(dá)200□，但價(jià)格較貴。

電解電容器 電解電容器以各種閥金屬為正極，以其表面上形成的一層氧化膜為介質(zhì)（介質(zhì)與正極是不可分離的整體）；負(fù)極是非固體電解質(zhì)或固體電解質(zhì)。它的特點(diǎn)是電容量很大，低壓電解電容器可達(dá)數(shù)萬(wàn)微法以上。適用于整流、濾波、儲(chǔ)能等；一般只能用在直流和含有交流分量的脈動(dòng)電路中,而且有正、負(fù)極性之分,使用時(shí)不能反接。鋁電解電容器以鋁箔為電極，襯墊物浸以糊狀電解質(zhì)。鉭箔電解電容器具有類(lèi)似結(jié)構(gòu)，但鉭的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，故可靠性較高,并且工作溫度可達(dá)125□。這兩種電容器若在負(fù)極金屬箔上也形成氧化膜，可制成雙極性電解電容器，引出端便不再分為正負(fù)極，可應(yīng)用于極性經(jīng)常變換的脈動(dòng)電路和短暫使用的交流電路。另一種電解電容器采用閥金屬粉壓制、燒結(jié)成的多孔性電極,稱(chēng)為燒結(jié)型電解電容器,體積更小。電解質(zhì)有液體和固體的兩種。固體電解質(zhì)不存在電解液于涸的問(wèn)題，因此固體鉭電容器的穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)，其中樹(shù)脂包封的固體鉭片電容器應(yīng)用更為廣泛。

雙電層電容器 基于界面雙電層理論而設(shè)計(jì)的電容器，為70年代初出現(xiàn)的新品種。由集電極(如金屬外殼)、多孔電極（如活性炭）和工作電解質(zhì)構(gòu)成。在低于電解質(zhì)分解電壓的外加電壓下，電解質(zhì)的離子電荷與由外電源供給多孔電極的束縛電荷組成穩(wěn)定的雙電層，具有儲(chǔ)存和傳遞電荷的作用，因此呈現(xiàn)電容特性。這種電容器的單位體積內(nèi)的電容量特別大（如3法／厘米□），很容易獲得幾十法的電容量。主要用于微型計(jì)算機(jī)備用電源及低壓輔助電源。

展望 電容器的發(fā)展趨勢(shì)是：①提高主要參數(shù)水平，適應(yīng)更惡劣的環(huán)境條件，進(jìn)一步提高可靠性。②向更小型化發(fā)展，以節(jié)約原材料和能源。③平面化、片狀化、微型化電容器的比例正進(jìn)一步提高。獨(dú)石瓷介電容器、微型鉭片電容器、小型鋁電解電容器和單片瓷介電容器的產(chǎn)品將大大增加。電容器與電阻器或電感器組成平面組合件的趨勢(shì)受到人們重視。塑料薄膜電容器將會(huì)有新的發(fā)展，云母和紙介電容器有被進(jìn)一步取代的趨勢(shì)。

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(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來(lái)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(guò)電容的最

大電流約為70mA。雖然流過(guò)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(guò)電容的電

流為虛部電流，它所作的功為無(wú)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。

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?，而不是依?jù)負(fù)載的電壓和功率。

2 限流電容必須采用無(wú)極性電容，絕對(duì)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?

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。

以上是電容降壓工作原理的簡(jiǎn)單介紹。前些日子我曾再次提出一個(gè)問(wèn)題，就是只用電阻和電容可以組成什么電路，進(jìn)一步

講只用一個(gè)電阻和一個(gè)電容可以組成什么電路。此篇可以是一個(gè)回答，有興趣的可以再想一想還能組成什么電路。其實(shí)電阻、

電容和電感作為電子電路的基本元件，熟知它們的特性并靈活地應(yīng)用它。

采用電容降壓電路是一種常見(jiàn)的小電流電源電路﹐由于其具有體積小﹑成本低﹑電流相對(duì)恒定等優(yōu)點(diǎn)﹐也常應(yīng)用于LED的驅(qū)

動(dòng)電路中。

圖一 為一個(gè)實(shí)際的采用電容降壓的LED驅(qū)動(dòng)電路﹕請(qǐng)注意﹐大部分應(yīng)用電路中沒(méi)有連接壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管﹐

建議連接上﹐因壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管能在電壓突變瞬間( 如雷電﹑大用電設(shè)備起動(dòng)等 )有效地將突變電流泄放﹐從而

保護(hù)二級(jí)關(guān)和其它晶體管﹐它們的響應(yīng)時(shí)間一般在微毫秒級(jí)。

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(dāng)電容連接于交流電路中時(shí)﹐其容抗計(jì)算公式

為﹕

第1頁(yè)

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(guò)電容降壓電路的電流計(jì)算公式為﹕

I = U/XC

式中 I 表示流過(guò)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(dāng)負(fù)載電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2

20V時(shí)﹐電流與電容的關(guān)系式為﹕

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(shí)際測(cè)量電流的比較

電阻R1為泄放電阻﹐其作用為﹕當(dāng)正弦波在最大峰值時(shí)刻被切斷時(shí)﹐電容C1上的殘存電荷無(wú)法釋放﹐會(huì)長(zhǎng)久存在﹐在維修時(shí)如

果人體接觸到C1的金屬部分﹐有強(qiáng)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﹑機(jī)安全。泄放電阻

的阻值與電容的大小有關(guān)﹐一般電容的容量越大﹐殘存的電荷就越多﹐泄放電阻就阻值就要選小些。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表﹐供設(shè)計(jì)

時(shí)參考﹕

D1 ~ D4的作用是整流﹐其作用是將交流電整流為脈動(dòng)直流電壓。

C2﹑C3的作用為濾波﹐其作用是將整流后的脈動(dòng)直流電壓濾波成平穩(wěn)直流電壓

壓敏電阻( 或瞬變電壓抑制晶體管 )的作用是將輸入電源中瞬間的脈沖高壓電壓對(duì)地泄放掉﹐從而保護(hù)LED不被瞬間高壓擊穿。

LED串聯(lián)的數(shù)量視其正向?qū)妷? Vf )而定﹐在220V AC電路中﹐最多可以達(dá)到80個(gè)左右。

組件選擇﹕電容的耐壓一般要求大于輸入電源電壓的峰值﹐在220V,50Hz的交流電路中時(shí)﹐可以選擇耐壓為400伏以上的滌綸電

容或紙介質(zhì)電容。

D1 ~D4 可以選擇IN4007。

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

第2頁(yè)AVX代理商

電容降壓電源原理及相關(guān)計(jì)算----適用于低單價(jià)、抗干擾要求較低的電路（略有補(bǔ)充）

將交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直流的常規(guī)方法是采用變壓器降壓后再整流濾波，當(dāng)受體積和成本等因素

的限制時(shí)，最簡(jiǎn)單實(shí)用的方法就是采用電容降壓式電源。

一、電路原理

電容降壓式簡(jiǎn)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(fù)

半周時(shí)給C1 提供放電回路，D3 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。

整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會(huì)高于30 伏，并且會(huì)隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動(dòng)，這是因

為此類(lèi)電源內(nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場(chǎng)合。

二、器件選擇

1.電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先測(cè)定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值，然后參考示例來(lái)選擇降壓電容器的容

量。因?yàn)橥ㄟ^(guò)降壓電容C1 向負(fù)載提供的電流Io，實(shí)際上是流過(guò)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(guò)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。

三、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(guò)電容器C1 的充電電流（Ic）為：

Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。（電流的有效值）

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=14.5 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(yīng)用上要特別注意隔離，防止觸電

電容降壓電源原理和計(jì)算公式

這一類(lèi)的電路通常用于低成本取得非隔離的小電流電源。它的輸出電壓通?？稍趲追饺龓?

十伏，取決于所使用的齊納穩(wěn)壓管。所能提供的電流大小正比于限流電容容量。采用半波整流時(shí)，

每微法電容可得到電流（平均值）為：（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位）

I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C

=0.44*220*2*3.14*50*C=30000C

=30000*0.000001=0.03A=30mA

如果采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=60000C

=60000*0.000001=0.06A=60mA

一般地，此類(lèi)電路全波整流雖電流稍大，但是因?yàn)楦〉兀€(wěn)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(shí)，需要注意以下事項(xiàng)：

1、未和220V 交流高壓隔離，請(qǐng)注意安全，嚴(yán)防觸電！

2、限流電容須接于火線，耐壓要足夠大（大于400V），并加串防浪涌沖擊兼保險(xiǎn)電阻和并

放電電阻。

3、注意齊納管功耗，嚴(yán)禁齊納管斷開(kāi)運(yùn)行。

采用電容降壓電路是一種常見(jiàn)的小電流電源電路﹐由于其具有體積小﹑成本低﹑電流相對(duì)恒定等

優(yōu)點(diǎn)﹐也常應(yīng)用于LED 的驅(qū)動(dòng)電路中。

圖一為一個(gè)實(shí)際的采用電容降壓的LED 驅(qū)動(dòng)電路﹕請(qǐng)注意﹐大部分應(yīng)用電路中沒(méi)有連接壓敏電阻

或瞬變電壓抑制晶體管﹐建議連接上﹐因壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管能在電壓突變

瞬間( 如雷電﹑大用電設(shè)備起動(dòng)等)有效地將突變電流泄放﹐從而保護(hù)二級(jí)關(guān)和其

它晶體管﹐它們的響應(yīng)時(shí)間一般在微毫秒級(jí)。AVX代理商

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(dāng)電容連接于交流

電路中時(shí)﹐其容抗計(jì)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(guò)電容降壓電路的電流計(jì)算公式為﹕

I = U/XC

式中I 表示流過(guò)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(dāng)負(fù)載電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于220V 時(shí)﹐電流與電容的關(guān)系式為﹕

I = 69C（此公式與C=14.5I 是一樣的，單位不同而已） 其中電容的單位為uF﹐電流的單位

為mAAVX代理商

下表為在220V﹑50Hz 的交流電路中﹐理論電流與實(shí)際測(cè)量電流的比較

電阻R1 為泄放電阻﹐其作用為﹕當(dāng)正弦波在最大峰值時(shí)刻被切斷時(shí)﹐電容C1 上的殘存電荷無(wú)法

釋放﹐會(huì)長(zhǎng)久存在﹐在維修時(shí)如果人體接觸到C1 的金屬部分﹐有強(qiáng)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﹑機(jī)安全。泄放電阻的阻值與電容的大小有關(guān)﹐一般

電容的容量越大﹐殘存的電荷就越多﹐泄放電阻就阻值就要選小些。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表﹐供設(shè)計(jì)時(shí)

參考﹕

D1 ~ D4 的作用是整流﹐其作用是將交流電整流為脈動(dòng)直流電壓。

C2﹑C3 的作用為濾波﹐其作用是將整流后的脈動(dòng)直流電壓濾波成平穩(wěn)直流電壓AVX代理商

壓敏電阻( 或瞬變電壓抑制晶體管)的作用是將輸入電源中瞬間的脈沖高壓電壓對(duì)地泄放掉﹐從

而保護(hù)LED 不被瞬間高壓擊穿。

LED 串聯(lián)的數(shù)量視其正向?qū)妷? Vf )而定﹐在220V AC 電路中﹐最多可以達(dá)到80 個(gè)左右。

組件選擇﹕電容的耐壓一般要求大于輸入電源電壓的峰值﹐在220V,50Hz 的交流電路中時(shí)﹐可以

選擇耐壓為400 伏以上的滌綸電容或紙介質(zhì)電容。

D1 ~D4 可以選擇IN4007。

濾波電容C2﹑C3 的耐壓根據(jù)負(fù)載電壓而定﹐一般為負(fù)載電壓的1.2 倍。其電容容量視負(fù)載

電流的大小而定。

下列電路圖為其它形式的電容降壓驅(qū)動(dòng)電路﹐供設(shè)計(jì)時(shí)參考﹕AVX代理商

在圖二電路中﹐可控硅SCR 及R3 組成保護(hù)電路﹐當(dāng)流過(guò)LED 的電流大于設(shè)定值時(shí)﹐SCR 導(dǎo)通一

定的角度﹐從而對(duì)電路電流進(jìn)行分流﹐使LED工作于恒流狀態(tài)﹐從而避免LED 因瞬間高壓而損壞。

在圖三電路中﹐C1﹑R1﹑壓敏電阻﹑L1﹑R2 組成電源初級(jí)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后的濾波電路。此電路采用雙重濾波電

路﹐能有效地保護(hù)LED 不被瞬間高壓擊穿損壞。

采用變壓器的供電電源體積較大，在一些要求小體積的制作中難以使用。本文介紹的小型無(wú)變壓器電源，能提供

３～１５Ｖ的電壓，最大電流１５０ｍＡ，可滿足小型電子設(shè)備的供電需要。

電路如圖所示，２２０Ｖ經(jīng)Ｄ２整流Ｃ１濾波，作為Ｑ１的導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)２２０Ｖ正半周開(kāi)始、但Ｗ滑動(dòng)端

上電壓尚未足夠大時(shí)，Ｑ２處于截止?fàn)顟B(tài)，Ｃ１上的電壓經(jīng)Ｒ４加在Ｑ１的柵極使Ｑ１導(dǎo)通，２２０Ｖ正半周經(jīng)

Ｄ１、Ｒ５、Ｑ１對(duì)電容Ｃ２快速充電。當(dāng)Ｗ滑動(dòng)端的電壓升到足以使Ｄ３和Ｑ２導(dǎo)通時(shí)，Ｑ１柵極失去電壓而

截止。調(diào)節(jié)Ｗ即可調(diào)節(jié)對(duì)Ｃ２的充電時(shí)間，也就調(diào)節(jié)了輸出電壓。由于Ｑ１的導(dǎo)通時(shí)間極短，因此Ｃ２選用了大

容量電容，以保證有較平滑的輸出電壓。

電路中Ｒ５是限流電阻，可減小對(duì)Ｃ２充電電流的峰值。穩(wěn)壓管Ｄ５是為了防止Ｑ１因柵極電壓過(guò)高損壞而設(shè)。

Ｄ４用作輸出保護(hù)，當(dāng)Ｃ２兩端電壓過(guò)高時(shí)Ｄ４、Ｑ２導(dǎo)通，使Ｑ１截止。因在市電的負(fù)半周時(shí)電路不工作，為

了加大輸出電流，可在輸入端加接一整流橋，使市電的正負(fù)半周都能得到利用，這樣可使輸出電流增加８０ｍＡ，

同時(shí)還能改善輸出電壓的平滑度。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可將電位器Ｗ、Ｒ３用一個(gè)固定電阻代替。在輸出電壓穩(wěn)定度要

求高時(shí)，可加接三端穩(wěn)壓ＩＣ。

此電路簡(jiǎn)單，只要焊接無(wú)誤即可工作。該電路無(wú)隔離措施，使用時(shí)電源的Ｌ線、Ｎ線不要接錯(cuò)

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