电容降压电路的特点及元器件选择

 

    在电子制作时，为了减小体积、降低成本，往往采用电容降压的方法代替笨重的电源变压器。采用电容降压方法如元器件选择不当，不但达不到降压要求，还有可能造成电路损坏。本文从实际应用角度，介绍电容降压元器件应如何进行正确选择。
    最简单的电容降压直流供电电路及其等效电路如图1，c1为降压电容，一般为0.33~3.3uf。假设c1=2uf，其容抗xcl=1/(2pi*fc1)=1592。由于整流管的导通电阻只有几欧姆，稳压管vs的动态电阻为10欧姆左右，限流电阻r1及负载电阻rl一般为100~200，而滤波电容一般为100uf~1000uf，其容抗非常小，可以忽略。若用r代表除c1以外所有元器件的等效电阻，可以画出图2的交流等效电路。同时满足了xc1>R的条件,所以可以画出电压向量图。

     由于r甚小于xc1，r上的压降vr也远小于c1上的压降，所以vc1与电源电压v近似相等，即vc1=v。根据电工原理可知：整流后的直流电流平均值id,与交流电平均值i的关系为id=v/xc1。若c1以uf为单位，则id为毫安单位，对于22v，50赫兹交流电来说，可得到id=0.62c1。
    由此可以得出以下两个结论：（1）在使用电源变压器作整流电源时，当电路中各项参数确定以后，输出电压是恒定的，而输出电流id则随负载增减而变化；（2）使用电容降压作整流电路时，由于id=0.62c1,可以看出，id与c1成正比，即c1确定以后，输出电流id是恒定的，而输出直流电压却随负载电阻rl大小不同在一定范围内变化。rl越小输出电压越低，rl越大输出电压也越高。
    c1取值大小应根据负载电流来选择，比如负载电路需要9v工作电压，负载平均电流为75毫安，由于id=0.62c1，可以算得c1=1.2uf。考虑到稳压管vd5的的损耗，c1可以取1.5uf，此时电源实际提供的电流为id=93毫安。
    稳压管的稳压值应等于负载电路的工作电压，其稳定电流的选择也非常重要。由于电容降压电源提供的的是恒定电流，近似为恒流源，因此一般不怕负载短路，但是当负载完全开路时，r1及vd5回路中将通过全部的93毫安电流，所以vd5的最大稳定电流应该取100毫安为宜。由于rl与vd5并联，在保证rl取用75毫安工作电流的同时，尚有18毫安电流通过vd5，所以其最小稳定电流不得大于18毫安，否则将失去稳压作用。
    限流电阻取值不能太大，否则会增加电能损耗，同时也会增加c2的耐压要求。如果是r1=100欧姆，r1上的压降为9.3v,则损耗为0.86瓦,可以取100欧姆1瓦的电阻。
   滤波电容一般取100微法到1000微法,但要注意其耐亚的选择.前已述及,负载电压为9v,r1上的压降为9.3v,总降压为18.3v,考虑到留有一定的余量,因此c2耐压取25v以上为好。