全面解析阻容降压电路_分析其原理

一  阻容降压的基本概念

1、什么是阻容降压？

阻容降压是一种利用电容在一定频率的交流信号下产生的容抗来限制最大工作电流的电路。

电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。

2、阻容降压电路由哪几部分组成？

阻容降压电路由降压模块、整流模块、稳压模块和滤波模块组成。

3、阻容降压基本设计要素

电路设计时，应先确定负载最大工作电流，通过此电流值计算电容容值大小，从而选取适当电容。

此处与线性变压器电源的区别：阻容降压电源是通过负载电流选定电容；线性变压器电源是通过负载电压和功率选定变压器。

阻容降压电流计算

阻容降压电路可以等效为由降压电容C1和负载电阻R1组成，电阻和电容串联分压。

电容C1的容抗为Zc=-j/wC=-j/2πfC

电阻R1的阻抗为Zr=R

总的等效阻抗为Z=Zc+Zr=-j/2πfC+R

所以I=U/Z=U/(Zc+Zr)=U/(-j/2πfC+R)

因为阻容降压电源仅适用于小电流电路，选取的电容容值范围一般为0.33UF到2.5UF，所以Zc为-1592j到-9651j。而等效负载阻抗Zr在200Ω左右，显然有|Zc|>>|Zr|，同时输入电源电压分在负载上的压降也远小于电容的压降，所以有：Z≈Zc，矢量图的θ角接近于90°。

由此可得:

I=U/Z=U/Zc=U/(-j/2πfC)

=220*2π*f*C*j

=220*2π*50*C*j

=j69000C

I=|I|∠90°，电流有效值I1=|I|=69000C。当整流方式采用半波整流时，I1=0.5|I|=34500C。

设计举例

已知条件：负载工作电流15mA，工作电压5V。求降压电容容值？

采用半波整流方式，根据计算式I1=0.5|I|=34500C可知，C=0.43uF。所以此处选用0.47uF的电容，反过来可以验证提供的电流I1=34500C=16.2mA，多余电流从稳压管流过。

阻容降压的优点：

体积小；成本低。

阻容降压的缺点：

非隔离电源，不安全；

不能用于大功率负载；    

不适合容性和感性负载；

不适合动态负载。

二、阻容降压的基本原理

1、电容充电放电原理

电容是一种以电场形式储存能量的无源器件。电容充放电过程的本质是两导电平行板获取与释放电子的过程。

电容充电：

当电容内电场强度E小于电容两端外接电源电压U时，电容开始充电。此时电容正电极不断失电子，负极不断得电子，内电场E不断增强直到与外接电压U相等时，充电结束。