电容限流式电源电路.doc

容降压式电源
作者：梦入华为 出处：《匠人的百宝箱》
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、电路原理图：

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uF，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。
四、小应用
由于最近高亮LED 比较流行，本人就用10 只LED 做了一只简易的LED 灯。原
理图如图4：

由于阻容降压属恒流源特性，白光LED 导通电压大概在3V 左右，10 只LED
电压大概在 30V，设定LED 流过的电流小于20mA(个人习惯，不希望太亮)：
Ic = 220V-30V/ Xc <20 mA 计算得出Xc=8.5K；
再有:Xc=1 /（2 πf C）计算C＝0.37uF；
实际选取0.33uF 安规耐压交流275V；C2 取10uF/50V；其他R1＝470K；D1～
D4 选1N4007。
组装完成之后，接上电源一试，非产亮，只是LED 散射面积太小，屋子里亮
度不是很均匀！有机会要做一个20 只LED 的，会更亮一些，同时也非常省电!

假设降压电容容量为C，在工频交流市电电路中容抗为Xc，则Xc =1/(2πfC)，其中f=50HZ，
因为C一般取值uF级，容抗Xc远大于负载阻抗，将负载阻抗忽略不计，则工频交流电源有效值I，电压有效值U与Xc之间有：
I=U/Xc ，推导出
I=U/(1/(2πfC)) ===>I=U*(2πfC) ===> C =I *(1/(2πfU)) ===>又因为U=220V ，推导出
C≈14.5* I ，其中I为流过电容C的电流，也即是负载电流Io，单位为A，电容C的容量单位是uF