电容的电流电压关系与电容降压电源

电容的电流电压关系与电容降压电源1.电容电压与电流的关系

1.1：概述

电容两端的电压不能突变,有一个充电的过程,而随着电容充电逐渐充到饱和，电容的容抗也会随之增加，容抗增加会导致通过电流两端的电流减小，所以电容中，电压滞后于电流,在纯电容电路中,电压滞后于电流90度。

1.2电容两端充放电的电流电压波形(在交流电中，直流电

中也是类似滴)

如上图所示，当电容的容值固定的前提下，在交流电路中，两端的电压如上图(a)所示，电流如上图（b）所示，

1.3电容的容抗

有电流流过。

容抗Xc计算公式如下：

Xc = 1/(2πfc)

f = 交流信号的频率（一般情况下是50，因为中国的市电

是50hz的）

c = 电容的容值

2.电容降压电源概述

1.1:上图电路概述

上图所示，电容降压利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗（Xc）来限制最大工作电流，即通过限流后终端负载拉低了输出电压，电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器与负载两端电压的角色。这种电路相对于变压器降压和开关电源降压的方式成本要低廉得多。可以说成本低廉是这种降压供电方式的唯一优点;它的缺点其实是很多的。

1.2：电路工作原理

图中R1的作用是为了当电源断开的时候给电容C1一个放电回路，达到电压平衡，这个电阻的存在主要是出于安全考虑的。

AC220V经过电容C1降压后来到D1，D1的作用是将从电容中流过的交流电整流为脉动直流电。

Z1的作用是将交流电的正半周电压稳压位13V，Z1的作用不仅仅是稳压，在交流电的负半周的Z1的任务是为电容C1放电通路，因为要保证C1在整个交流电周期内都是工作的，否则电容C1充满电后就不会放电了，电容两端电流会非常小，起不到为后级负载供电的作用。

D1整流之后电压就会在12V左右，在经过E1/C2的滤波，可以将通过D1的脉动直流电滤波的更加平滑一些（关于电容为什么要选这个容值，这里写的是大概值，详细怎么选，请参考三极管开关的按键滤波部分）。

图中R2和R3的作用都是为了防止负载断路时烧坏稳压管用的，R2保护了Z1，R3保护了Z2（当然，也可以把R2/R3看成一节保险丝）。

1.3：对电容降压电路的理解

C1起到了限流的作用，它决定了电路中的最大电流，当负载一定的情况下，C1也就决定了负载上可以得到的电压，最终到了限流的作用。

1.4：C1降压电容的容值计算

∵AC220V的频率固定为50HZ

∴需要根据负载来设置C1的容值

注：电容本身的原因，负载电流不能太大，最好不要超过100mA，因为电容本身是有内阻的，而只要有电阻的地方就会产生热量，而电容爆炸只有两种原因，一是过压爆炸，二是过热爆炸。

∴假设电容的后级负载的电压应在15v左右，电流应在50mA左右，

∴根据公式I=U/Xc = (220-20)/Xc = 50mA

∴Xc = 4000R

∵根据公式Xc = 1/(2πfc)=4000R，且f = 50hz

∴得出c ≈ 800nf，所以电容C1的容值应为800nf左右

1.5：电容降压电路缺点

输出电流小、电压随负载变化波动大、由于与市电直通，非常不安全……因此这种降压方式应用范围有限，只能用在输出电流很小，并且人不易触摸到的场合使用。

注意：降压电容必须是无极性电容，且要有足够的耐压值，一般为电容工作时两端电压最高时的2倍以上。

------------------------------------------结束---------------------------------------- 17-6-26 13:51