电容降压驱动LED灯珠电路

电容降压驱动LED灯珠电路

江苏省泗阳县李口中学沈正中

用电容器降压（实际是电容限流）与用变压器降压相比，电容降压的电源体积小、经济、可靠、效率高；缺点是不如变压器变压的电源安全，原因是电容器把交流电引入负载中，对地有220V电压，人易触电，若用在小功率电路中，则是很好的经济电源。相对于电阻降压，在电容器上产生的热能损耗很小，所以电容器降压更优于电阻降压。

电容降压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。即利电容的交流阻抗，在电路中起到限流的作用。电容的阻抗为存虚的阻抗，因此并不消耗功率。在输入电源电压和频率确定的情况下，电容越大，允许通过的电流越大。电容在交流电流中，电容实质上起到一个限制电流和动态分配电容器与负载两端电压作用。

在交流220V50Hz的电流中，一个1uF＝10F的电容所产生的容抗为 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为

≈69mA，虽然流过电容的电流有69mA，但在电容器上并不产生功耗，则流过电容的电流为虚无电流，它所消耗的功率为无功功率。

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，电容降压式电源在实际应用中一般都在输出端并有稳压管，在降压电容两端并联一只较大的泄放电阻。

电容降压式简易电源的实际应用电路如图1，C1为降压电容，R

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为关断电源后C1的电荷泄放电阻，其作用为当正弦波在最大峰值时 刻被切断时﹐电容C1上的充有电荷泄放掉﹐避免人体接触到C1的金属部分﹐有强烈的触电可能﹐从而保证安全。泄放电阻的阻值与电容的大小有关﹐一般电容的容量越大﹐充有的电荷就越多﹐泄放电阻就阻值就要选小些，经验数据如下表﹐供设计时参考。D1是稳压二极管，D2为半波整流二极管，C2为滤波电容。也可采用图2所示的桥式整流电路，尤其负载电流较大（50mA以上）时。

电容降压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（0.5A以上）供电的应用场合。

电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后根据下表选择降压电容器的容量和泄放电阻。C1耐压选择应大于两倍的电源电压。泄放电阻R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：在图1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。

电容C1在电路中的容抗Xc为：

其中交流电频率f单位为赫兹（Hz）,电容单位为法拉（F）,容抗Xc单位为欧姆（Ω）,且1法拉（F）= 1000毫法（mF）=1000000微法（μF），1微法（μF）= 1000纳法（nF）= 1000000皮法（pF）。

流过电容器C1的充电电流（Ic）为： Ic = U / Xc = 220 / 9651≈0.023（A）= 23mA。

通常降压电容C1的容量C与负载电流IR的关系，根据I＝U / Xc＝U /（1 / 2πf C）＝2πf C U，可近似认为：C＝14.5 IR或IR＝0.069C，其中C的容量单位是μF，IR的单位是A。

实际应用中，计算出数据后，按图3、图4、图5的接法都可以。，

其中图3、图4、图6为限流，图5为限压。

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。

这种电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源。它的输出电压通常可在几伏到三十几伏，取决于所使用的齐纳稳压管。所能提供的电流大小正比于限流电容容量。

采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）为： I＝0.5U / Xc＝0.5U×2πf C

＝0.5×220×2×3.14×50×1×10-6＝0.03454（A） ＝34.54mA≈35 mA

如果采用全波整流可得到双倍的电流（平均值）为： I＝U / Xc＝U×2πf C

＝220×2×3.14×50×1×10-6＝0.06908（A） ＝69.08 mA≈69mA

使用这种电路时，首先注意严防触电！其次是限流电容耐压要足够大（大于400V），加并泄放电阻。