12v阻容降压电路图 浅谈阻容降压的工作原理

本文主要是关于阻容降压的相关介绍，并着重对阻容降压的原理及其电路进行了详尽的阐述。

阻容降压

电容降压的工作原理并不复杂。他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。

原理

分类：电子应用电路

电容降压的工作原理并不复杂。他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。例如，在50Hz的工频条件下，一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA，但在电容器上并不产生功耗，因为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。根据这个特点，我们如果在一个1uF的电容器上再串联一个阻性元件，则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。例如，我们将一个110V/8W的灯泡与一个1uF的电容串联，在接到220V/50Hz的交流电压上，灯泡被点亮，发出正常的亮度而不会被烧毁。因为110V/8W的灯泡所需的电流为8W/110V=72mA，它与1uF电容所产生的限流特性相吻合。同理，我们也可以将5W/65V的灯泡与1uF电容串联接到220V/50Hz的交流电上，灯泡同样会被点亮，而不会被烧毁。因为5W/65V的灯泡的工作电流也约为70mA。因此，电容降压实际上是利用容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。

注意事项

采用电容降压时应注意以下几点：

1. 根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容，而不是依据负载的电压和功率。

2. 限流电容必须采用无极性电容，绝对不能采用电解电容。而且电容的耐压须在400V以上。最理想的电容为铁壳油浸电容。

3. 电容降压不能用于大功率负载，因为不安全。

4. 电容降压不适合动态负载。

5. 同样，电容降压不适合容性和感性负载。

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， 因为全波整流产生浮置的地，并在零线和火线之间产生高压，造成人体触电伤害。而且要满足恒定负载的条件。

容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，VD2为半波整流二极管，VD1在市电的负半周时给C1提供放电回路，VD3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。

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。

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=14.5I，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。

12v阻容降压电路图

我们看一下常见的阻容降压电路：

全波整流

半波整流

我们看到，整个电路包括的器件极少，CBB电容（或者安规电容）、二极管（1个、2个或者4个）、稳压管（由输出电压决定电压值），滤波的电解电容，由此可见这个供电电路的成本是相当的低廉。

这个电路的缺点很明显了：1、不隔离，整个电路都是带电的；2、提供的电流小，一般在100MA以下；3、功率因数极低，不过考虑到本身功率很小，这个影响倒不是很大；4、使用寿命短，比如稳压管烧坏、降压电容容量降低造成供电不足、滤波电容损坏后造成整个电路烧坏。

本文要讨论的是最后一个问题，怎么降低电路损坏的风险。上面列举的3种电路中，存在的几大隐患：稳压管容易击穿，滤波电解电容容易老化。

1、稳压管为什么容易击穿？我们知道220V交流电峰值电压是311V，在峰值电压下，流过稳压管的电流就会比平均值大1.4倍，而且是通电时如果刚好是接近峰值电压值，降压电容C1电压为0，等于是短路状态，此时瞬间电压加在稳压管和滤波电容上，虽然电容电压不能突变，可是电容也是有电阻值的，瞬间电流会比较大，电容上产生的瞬间电压就会比较高，超过稳压管稳压值时，稳压管必然会流过相对较大的电流，稳压管有瞬间击穿的风险。稳压管击穿是最常见的损坏现象。

2、滤波电解电容的老化，上面提到电压在峰值时，电流会是平均电流的1.4倍，那么电解电容上的电流变化是比较大的，长期的大纹波电流流过电解电容，就会造成电解电容的老化，容量下降，而容量下降后，纹波电流变得更大，会加速老化过程。

3、还有一种是由于降压电容采用CBB电容，CBB电容寿命短，容量容易下降。为减少稳压管损坏风险，电路设计时采用的CBB电容容量值刚好够用，在使用一段时间（如1年）后，容量下降，造成电路供电不足，后级电路就无法正常工作。

针对以上问题，将电路稍改进一下，以全波整流为例，电路如下：

1、抗冲击输入电阻R2：一般采用几欧~几十欧，可以在通电瞬间减少冲击电流，另外在后面电路短路时起到保险电阻作用。

2、稳压管保护电阻R3：一般采用几欧~几十欧，以上电路中，整流桥后直接接的滤波电解电容E1，E1耐压值要稳压管的2倍或以上。电解电容在通电瞬间或者电网电压突变时，电压会上升的比较高，比如12V电压上升到13V，在传统电路中，稳压管必然会流过很大的电流，而改进后，图1稳压管串接保护电阻，使流过稳压管的电流变得波动很小，但是输出电压会随着波动到13V，后级电压要求不高时可按电路1改进。图2电路同时有R3保护电阻，E1电压上升时，稳压管的电流波动很小，而且输出电压由于有稳压管+滤波电容E2的限制，波动极小，滤波电容E2的耐压值可以降到稳压管电压值的1.2倍。

由以上分析可见，加入2个电阻后，对稳压管、滤波电解电容都起到了保护作用，大大的提高了阻容降压电路的可靠性和寿命。

阻容降压的原理浅析

电容降压的工作原理并不复杂。他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。

例如，在50Hz的工频条件下，一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA，但在电容器上并不产生功耗，应为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。

根据这个特点，我们如果在一个1uF的电容器上再串联一个阻性元件，则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。例如，我们将一个110V/8W的灯泡与一个1uF的电容串联，在接到220V/50Hz的交流电压上，灯泡被点亮，发出正常的亮度而不会被烧毁。因为110V/8W的灯泡所需的电流为8W/110V=72mA，它与1uF电容所产生的限流特性相吻合。

同理，我们也可以将5W/65V的灯泡与1uF电容串联接到220V/50Hz的交流电上，灯泡同样会被点亮，而不会被烧毁。因为5W/65V的灯泡的工作电流也约为70mA。因此，电容降压实际上是利用容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。

在小电压全波整流输出时，最大输出电流即为：

容抗：Xc=1/（2πfC）

电流：Ic = U/Xc=2πfCU

采用电容降压时应注意以下几点：

1、根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容，而不是依据负载的电压和功率。

2、限流电容必须采用无极性电容，绝对不能采用电解电容。而且电容的耐压须在400V以上。最理想的电容为铁壳油浸电容。

3、电容降压不能用于大功率条件，因为不安全。

4、电容降压不适合动态负载条件。

5、同样，电容降压不适合容性和感性负载。

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。而且要满足恒定负载的条件。

结语

关于阻容降压的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正。

相关阅读推荐：全面分析阻容降压电路及应用

相关阅读推荐：全面解析阻容降压电路_分析其原理