因受到成本的制約，具有成本優(yōu)勢(shì)的阻容降壓在現(xiàn)在的電控風(fēng)扇和其它小家電中應(yīng)用非常廣泛，現(xiàn)就目前常用的半波整流電路對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的分析；
此圖是一個(gè)220VAC/50Hz供電輸出5.1VDC <30mA的阻容降壓原理圖，交流電源從ACL和ACN端輸入，其中FUSE（F2A250V保險(xiǎn)管）為過(guò)流保護(hù)，VAR（10D511K壓敏電阻）為浪涌保護(hù)，C1（MKP-X2 0.1uF/275VAC安規(guī)電容）為交流濾波電容，因這三個(gè)器件和線路板（或稱PCB）直接關(guān)系到控制器的安全與電磁兼容性，所以它們必須通過(guò)銷售國(guó)的安全認(rèn)證，如在中國(guó)銷售的必須通過(guò)CCC認(rèn)證，其它如美國(guó)的UL認(rèn)證、歐洲的TUV或VDE認(rèn)證、日本的JET認(rèn)證等。源林電子所生產(chǎn)的壓敏、熱敏電阻認(rèn)證齊全?？陕?lián)系客服查看。電路中C2是降壓電容；常用CL21聚脂或CBB21聚丙烯（價(jià)格高，性能好），其容抗 Rc=1/2ΠFC2，其中Π≈3.14，F(xiàn)=電網(wǎng)頻率（50Hz），C2為電容容量，單位是F（法拉），所以此圖中C2的容抗Rc≈3.184KΩ，在220VAC輸入半波整流條件下能輸出34.54mA電流，但在實(shí)際使用當(dāng)中，電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)頻率都有波動(dòng)，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)此電容大小時(shí)必須考慮到壞的情況下使用不會(huì)出現(xiàn)異常和損壞，還要求在設(shè)計(jì)時(shí)余量不能預(yù)留過(guò)大以降低整機(jī)功耗，同時(shí)此電容容量越大電路越不安全，我們?cè)谠O(shè)計(jì)此電路時(shí)，如果220VAC供電情況下容量超過(guò)2.5uF，120VAC供電情況下容量超過(guò)4uF就因該放棄阻容降壓考慮其它電路電路中R1是為C2放電的電阻；防止在快速插拔電源插頭或插頭接觸不良時(shí)C2電容上的殘余電壓和電網(wǎng)電壓疊加對(duì)后續(xù)器件形成高壓沖擊和防止拔出電源插頭后接觸到人體對(duì)人員產(chǎn)生傷害，所以此RC時(shí)間常數(shù)在理想狀態(tài)下≤T（T=1/F，F(xiàn)=50Hz），但在實(shí)際使用當(dāng)中R1不能取太小，否則R1功耗太大，一般我們?nèi)C時(shí)間常數(shù)≤300mS，另外還要注意此電阻的耐壓，我們常用的0.25W碳膜電阻耐壓是500V，0.5W碳膜電阻耐壓是700V，具體可以聯(lián)系源林電子參考性能手冊(cè)。電路中R2、R3為限流電阻；此電阻主要是防止上電和在快速插拔電源插頭或插頭接觸不良時(shí)所產(chǎn)生的高壓沖擊對(duì)整流二極管的損壞，電容C2在上電如果剛好碰在波峰處，因C2在通電瞬間呈短路狀態(tài)，此時(shí)交流電源直接加在R2、R3和整流管上，R2、R3上有220VAC×1.414=311VDC瞬間直流電壓；電容C2在快速插拔電源插頭或插頭接觸不良時(shí)，如果電容C2在第n+1波峰處斷電，在n+2波峰處通電，電容C2在n+1到n+2時(shí)間內(nèi)放掉⊿V（由C2，R1決定），此時(shí)R2、R3上有220VAC×1.414+（220VAC×1.414-⊿V） =622VDC-⊿V瞬間直流電壓，如果考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，此電壓會(huì)更高，所以R2，R3要選擇耐電流沖擊強(qiáng)和耐高壓的電阻，一般選用大功率氧化膜電阻或金膜電阻，R2、R3總電阻不能太小，也不能太大，電阻太小沖擊電流大，電阻太大整個(gè)電路功耗增大，整流二極管的峰值電流一般會(huì)比較大，如1N400X系列峰值電流為200A，所以一般取R2、R3總電阻=40-50Ω之間。電路中D1、D2為整流二極管，組成半波整流回路，C3、組成級(jí)濾波，這里要注意的是C3、電容的耐壓值和電網(wǎng)峰值高電壓、電網(wǎng)高頻率、C2、ZD1、R4有關(guān)，如果此產(chǎn)品峰值高工作電壓是242VAC，電網(wǎng)峰值高頻率是53Hz，則C3，耐壓≈(242VAC×1.414)/（1/2ΠFC2）×R4+5.1≈22.2VDC，所以C3、選用耐壓≥25VDC的產(chǎn)品，R4、C5、C6組成第二級(jí)RC濾波同時(shí)ZD1將電壓穩(wěn)定在5.1VDC上， R4的大小決定了產(chǎn)品在低工作電壓下的紋波大小，R5是放電電阻，R5的作用首先是在快速插拔電源插頭或插頭接觸不良時(shí)在斷電瞬間對(duì)濾波電容放電，以使通電瞬間時(shí)的沖擊電流從電容上耦合過(guò)去，防止沖擊電流加到穩(wěn)壓二極管上造成穩(wěn)壓二極管損壞，同時(shí)從這點(diǎn)考慮，在處理PCB布線時(shí)必須將穩(wěn)壓二極管放在濾波電容C5、C6后面，防止PCB銅箔上的寄生電感和銅箔電阻對(duì)濾波的影響。阻容降壓電路的設(shè)計(jì)，圖2中，已知C1為0.33μF，交流輸入為220V/50Hz，求電路能供給負(fù)載的電流。C1在電路中的容抗Xc為：Xc=1 /（2πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K流過(guò)電容器C1的充電電流（Ic）為：Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。通常降壓電容C1的容量C與負(fù)載電流Io的關(guān)系可近似認(rèn)為：C=14.5 I，其中C的容量單位是μF，Io的單位是A。
將交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直流的常規(guī)方法是采用變壓器降壓后再整流濾波，當(dāng)受體積和成本等因素的限制時(shí)，簡(jiǎn)單實(shí)用的方法就是采用電容降壓式電源。采用電容降壓時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1 根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙?，而不是依?jù)負(fù)載的電壓和功率。
2 限流電容必須采用無(wú)極性電容，不能采用電解電容。而且電容的耐壓須在400V以上，理想的電容為鐵殼油浸電容。
3 電容降壓不能用于大功率條件，因?yàn)椴话踩?br style="margin:0px;padding:0px;max-width:100%;box-sizing:border-box !important;word-wrap:break-word !important;" />
4 電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載條件。
5 同樣，電容降壓不適合容性和感性負(fù)載。
6 當(dāng)需要直流工作時(shí)，盡量采用半波整流.不建議采用橋式整流.而且要滿足恒定負(fù)載的條件。
電路一
這一類的電路通常用于低成本取得非隔離的小電流電源。它的輸出電壓通常可在幾伏到三幾十伏，取決于所使用的齊納穩(wěn)壓管。所能提供的電流大小正比于限流電容容量。采用半波整流時(shí)，每微法電容可得到電流（平均值）為：（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位）
I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C
=0.44*220*2*3.14*50*C=30000C
=30000*0.000001=0.03A=30mA
如果采用全波整流可得到雙倍的電流（平均值）為：
I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C
=0.89*220*2*3.14*50*C=60000C
=60000*0.000001=0.06A=60mA
一般地，此類電路全波整流雖電流稍大，但是因?yàn)楦〉?，穩(wěn)定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。使用這種電路時(shí)，需要注意以下事項(xiàng)：
1、未和220V交流高壓隔離，請(qǐng)注意安全，嚴(yán)防觸電！
2、限流電容須接于火線，耐壓要足夠大（大于400V），并加串防浪涌沖擊兼保險(xiǎn)電阻和并放電電阻。
3、注意齊納管功耗，嚴(yán)禁齊納管斷開(kāi)運(yùn)行
電路二
簡(jiǎn)單的電容降壓直流供電電路及其等效電路如圖1，C1為降壓電容，一般為0.33~3.3uF。假設(shè)C1=2uF，其容抗XCL=1/(2PI*fC1)=1592。由于整流管的導(dǎo)通電阻只有幾歐姆，穩(wěn)壓管VS的動(dòng)態(tài)電阻為10歐姆左右，限流電阻R1及負(fù)載電阻RL一般為100~200，而濾波電容一般為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電阻，可以畫出圖的交流等效電路。同時(shí)滿足了XC1>R的條件，所以可以畫出電壓向量由于R甚小于XC1，R上的壓降VR也遠(yuǎn)小于C1上的壓降，所以VC1與電源電壓V近似相等，即VC1=V。根據(jù)電工原理可知：整流后的直流電流平均值Id，與交流電平均值I的關(guān)系為Id=V/XC1。若C1以u(píng)F為單位，則Id為毫安單位，對(duì)于22V，50赫茲交流電來(lái)說(shuō)，可得到Id=0.62C1。
（1）在使用電源變壓器作整流電源時(shí)，當(dāng)電路中各項(xiàng)參數(shù)確定以后，輸出電壓是恒定的，而輸出電流Id則隨負(fù)載增減而變化；
（2）使用電容降壓作整流電路時(shí)，由于Id=0.62C1，可以看出，Id與C1成正比，即C1確定以后，輸出電流Id是恒定的，而輸出直流電壓卻隨負(fù)載電阻RL大小不同在一定范圍內(nèi)變化。RL越小輸出電壓越低，RL越大輸出電壓也越高。C1取值大小應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流來(lái)選擇，比如負(fù)載電路需要9V工作電壓，負(fù)載平均電流為75毫安，由于Id=0.62C1，可以算得C1=1.2uF。考慮到穩(wěn)壓管VD5的的損耗，C1可以取1.5uF，此時(shí)電源實(shí)際提供的電流為Id=93毫安。
穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值應(yīng)等于負(fù)載電路的工作電壓，其穩(wěn)定電流的選擇也非常重要。由于電容降壓電源提供的的是恒定電流，近似為恒流源，因此一般不怕負(fù)載短路，但是當(dāng)負(fù)載完全開(kāi)路時(shí)，R1及VD5回路中將通過(guò)全部的93毫安電流，所以VD5的穩(wěn)定電流應(yīng)該取100毫安為宜。由于RL與VD5并聯(lián)，在保證RL取用75毫安工作電流的同時(shí)，尚有18毫安電流通過(guò)VD5，所以其穩(wěn)定電流不得大于18毫安，否則將失去穩(wěn)壓作用。限流電阻取值不能太大，否則會(huì)增加電能損耗，同時(shí)也會(huì)增加C2的耐壓要求。如果是R1=100歐姆，R1上的壓降為9.3V，則損耗為0.86瓦，可以取100歐姆1瓦的電阻。濾波電容一般取100微法到1000微法，但要注意其耐亞的選擇。前已述及，負(fù)載電壓為9V，R1上的壓降為9.3V，總降壓為18.3V，考慮到留有一定的余量，因此C2耐壓取25V以上為好。
如圖-1，C1 為降壓電容器，D2 為半波整流二極管，D1 在市電的負(fù)半周時(shí)給C1 提供放電回路，D3 是穩(wěn)壓二極管R1 為關(guān)斷電源后C1 的電荷泄放電阻。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用的是圖-2的所示的電路。當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時(shí)，可采用圖-3 所示的橋式整流電路。整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會(huì)高于30 伏，并且會(huì)隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動(dòng)，這是因?yàn)榇祟愲娫磧?nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場(chǎng)合。
1.電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先測(cè)定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值，然后參考示例來(lái)選擇降壓電容器的容量。因?yàn)橥ㄟ^(guò)降壓電容C1 向負(fù)載提供的電流Io，實(shí)際上是流過(guò)C1 的充放電電流Ic。C1 容量越大，容抗Xc 越小，則流經(jīng)C1 的充、放電電流越大。當(dāng)負(fù)載電流Io 小于C1 的充放電電流時(shí)，多余的電流就會(huì)流過(guò)穩(wěn)壓管，若穩(wěn)壓管的允許電流Idmax 小于Ic-Io 時(shí)易造成穩(wěn)壓管燒毀。
2.為保證C1 可*工作，其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。
3.泄放電阻R1 的選擇必須保證在要求的時(shí)間內(nèi)泄放掉C1 上的電荷。
設(shè)計(jì)舉例圖-2 中，已知C1 為0.33μF，交流輸入為220V/50Hz，求電路能供給負(fù)載的電流。C1 在電路中的容抗Xc 為：Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K流過(guò)電容器C1 的充電電流（Ic）為：Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。通常降壓電容C1 的容量C 與負(fù)載電流Io 的關(guān)系可近似認(rèn)為：C=14.5 I，其中C 的容量單位是μF，Io 的單位是A。電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特別注意隔離，防止觸電。整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會(huì)高于30伏，并且會(huì)隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動(dòng)，這是因?yàn)榇祟愲娫磧?nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場(chǎng)合。電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特別注意隔離，防止觸電。電容降壓的工作原理并不復(fù)雜，他的工作原理是利用電容在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來(lái)限制工作電流.例如，在50Hz的工頻條件下，一個(gè)1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180歐姆。當(dāng)220V的交流電壓加在電容器的兩端，則流過(guò)電容的電流約為70mA.雖然流過(guò)電容的電流有70mA，但在電容器上并不產(chǎn)生功耗，應(yīng)為如果電容是一個(gè)理想電容，則流過(guò)電容的電流為虛部電流，它所作的功為無(wú)功功率.根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們?nèi)绻谝粋€(gè)1uF的電容器上再串聯(lián)一個(gè)阻性元件，則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個(gè)阻性元件的特性。例如，我們將一個(gè)110V/8W的燈泡與一個(gè)1uF的電容串聯(lián)，在接到220V/50Hz的交流電壓上，燈泡被點(diǎn)亮，發(fā)出正常的亮度而不會(huì)被燒毀。因?yàn)?10V/8W的燈泡所需的電流為8W/110V=72mA，它與1uF電容所產(chǎn)生的限流特性相吻合。同理，我們也可以將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯(lián)接到220V/50Hz的交流電上，燈泡同樣會(huì)被點(diǎn)亮，而不會(huì)被燒毀.因?yàn)?W/65V的燈泡的工作電流也約為70mA。因此，電容降壓實(shí)際上是利用容抗限流.而電容器實(shí)際上起到一個(gè)限制電流和動(dòng)態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。
