阻容降压

阻容降压工作原理及参数计算

工作原理

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。

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

配负载两端电压的角色。

实际应用电路

我们在做电路时总希望整个电路只有一个公共参考点，即大家常说的接地点。

当采用电容降压方式进行交直流转换时，如果采用桥式整流，试想在交流端和直流

端能有一个公共参考点吗？从原理上讲只采用直流端的参考点是可以讲得通的。但

这不是一个最安全的做法。当交流端的零线和火线接反的时候，直流端的参考点可

能会有电。当采用半波整流时，我们可以保证交直流端的参考点都接到交流端的零

线上，同时在与交流点连接是注意零线和火险的连接方向，可以保证相对安全一些。

这在电路调试时尤其重要。因此我提到的只是不推荐使用桥式整流。

参数设计及器件选择

FUS,压敏，整流桥选取根据负载功率预留30%的余量，参数一般选取FUS 1A/250V,压敏选取D471K。

例如：

输入电压：VIN=90v~220v

输出电压：VO=38.4V

输出电流：IO=30MA

计算RC

VIN=~IO*XC

XC=VIN/IO

=220/0.03

=7333.33R

XC=1/2ΠFC

C2=1/2302665.62

=0.435uf

其中Π≈3.14，

F=电网频率（50Hz），

C2为电容容量，单位是F（法拉）

根据上面计算，得出经验值：

IO=69C

C2=0.435uf

C2=14.5IO

但在实际使用当中，电网电压和电网频率都有波动，所以我们在设计此电容CBB 大小时必须考虑到最坏的情况下使用不会出现异常和损坏，还要求在设计时余量不能预留过大以降低整机功耗。这里我们耐压取2倍的余量，630v，则C2取电容474/630v

电路中R1是为C2放电的电阻；防止在快速插拔电源插头或插头接触不良时C2电容上的残余电压和电网电压叠加对后续器件形成高压冲击和防止拔出电源插头后

接触到人体对人员产生伤害，所以此RC时间常数在理想状态下≤T（T=1/F，F=50Hz），但在实际使用当中R1不能取太小，否则R1功耗太大，一般我们取RC 时间常数≤300mS，另外还要注意此电阻的耐压，我们常用的0.25W碳膜电阻耐压是500V，0.5W碳膜电阻耐压是700V，具体可以参考电阻厂家的性能手册。

电路中R2、R3为限流电阻；此电阻主要是防止首次上电和在快速插拔电源插头或插头接触不良时所产生的高压冲击对整流二极管的损坏，电容C2在首次上电如果刚好碰在波峰处，因C2在通电瞬间呈短路状态，此时交流电源直接加在R2、R3和整流管上，R2、R3上有220V AC×1.414=311VDC瞬间直流电压；电容C2在快速插拔电源插头或插头接触不良时，如果电容C2在第n+1波峰处断电，在n+2波峰处通电，电容C2在n+1到n+2时间内放掉⊿V（由C2，R1决定），此时R2、R3上有220V AC×1.414+（220V AC×1.414-⊿V）=622VDC-⊿V瞬间直流电压，如果考虑到电网电压的波动，此电压会更高，所以R2，R3要选择耐电流冲击强和耐高压的电阻，一般选用大功率氧化膜电阻或金膜电阻，R2、R3总电阻不能太小，也不能太大，电阻太小冲击电流大，电阻太大整个电路功耗增大，整流二极管的峰值电流一般会比较大，如1N400X系列峰值电流为200A，所以一般取R2、R3总电阻=40-50Ω之间。

电路中D1、D2为整流二极管，组成半波整流回路，C3、C4组成第一级滤波，这里要注意的是C3、C4电容的耐压值和电网最高电压、电网最高频率、C2、ZD1、R4有关，如果此产品最高工作电压是242V AC，电网最高频率是53Hz，则C3，C4最高耐压≈(242V AC×1.414)/（1/2ΠFC2）×R4+5.1≈22.2VDC，所以C3、C4选用耐压≥25VDC的产品，R4、C5、C6组成第二级RC滤波同时ZD1将电压稳定在5.1VDC上，

R4的大小决定了产品在低工作电压下的纹波大小

，R5是放电电阻，

R5的作用首先是在快速插拔电源插头或插头接触不良时在断电瞬间对滤波电容放电，以使通电瞬间时的冲击电流从电容上耦合过去，防止冲击电流加到稳压二极管上造成稳压二极管损坏，同时从这点考虑，在处理PCB布线时必须将稳压二极管放在滤波电容C5、C6后面，防止PCB铜箔上的寄生电感和铜箔电阻对滤波的影响。

降压电容容量越大电路越不安全，我们在设计此电路时，如果220V AC供电情况下容量超过2.5uF，120V AC供电情况下容量超过4uF就因该放弃阻容降压考虑其它电路。我所提到的不安全是从电网运行安全和用户使用安全两方面来考虑的。

注意事项

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。

7 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。