在常用的低压电源中,用电容器降糖(实际是电容限流)与用变压器相比,电容降糖的电源容积小、经济、可靠、效率高,缺点是不如变压器变压的电源安全。通过电容器把交流电引入负载中,对地有220V电流,人易触电,但若用在不需人体接触的电路内部电路电源中电压电流频率计算公式,本弱点也可克服。如冰柜电子控温器或遥控电源的开/关等电源都是用电容器降糖而制做的。
相对于内阻降糖,对于频度较低的50Hz交流电而言,在电容器上形成的热能耗损很小,所以电容器降糖更优于阻值降脂。电容降糖的工作原理并不复杂。他的工作原理是借助电容在一定的交流讯号频度下形成的容抗来限制最大工作电压。比如,在50Hz的工频条件下,一个1uF的电容所形成的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电流加在电容器的两端,则流过电容的最大电压约为70mA。即使流过电容的电压有70mA,但在电容器上并不形成帧率,应为假如电容是一个理想电容,则流过电容的电压为虚部电压,它所作的功为无功功率。按照这个特性,我们假如在一个1uF的电容器上再串联一个阻性器件,则阻性器件两端所得到的电流和它所形成的帧率完全取决于这个阻性器件的特点。比如,我们将一个110V/8W的灯泡与一个1uF的电容串联,在接到220V/50Hz的交流电流上,灯泡被照亮,发出正常的色温而不会被毁坏。由于110V/8W的灯泡所需的电压为8W/110V=72mA,它与1uF电容所形成的限流特点相吻合。同理,我们也可以将5W/65V的灯泡与1uF电容串连接到220V/50Hz的交流电上,灯泡同样会被照亮,而不会被毁坏。由于5W/65V的灯泡的工作电压也约为70mA。为此,电容降糖实际上是借助容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电压和动态分配电容器和负载两端电流的角色。电容降糖式简易电源的基本电路如图1,C1为降脂电容器,D2为半波检波三极管,D1在市电的负半周时给C1提供放电回路电压电流频率计算公式,D3是稳压三极管,R1为关断电源后C1的电荷泄放阻值。在实际应用时经常采用的是图2的所示的电路。当须要向负载提供较大的电压时,可采用图3所示的桥式检波电路。
这一类的电路一般用于低成本取得非隔离的小电压电源。它的输出电流一般可在几伏到三几十伏,取决于所使用的齐纳稳压管。所能提供的电压大小反比于限流电容容量。采用半波检波时,每微法电容可得到电压(平均值)为:(国际标准单位)
I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C
=0.44*220*2*3.14*50*C=
=30000*0.=0.03A=30mA
若果采用全波检波可得到双倍的电压(平均值)为:
I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C
=0.89*220*2*3.14*50*C=
=60000*0.=0.06A=60mA
通常地,这种电路全波检波虽电压稍大,而且由于浮地,稳定性和安全性要比半波检波型更差,所以用的更少。
使用这些电路时,须要注意以下事项:
1、未和220V交流高压隔离,请注意安全,防止触电!
2、限流电容须接于火线,耐压要足够大(小于400V),并加串防浪涌冲击兼保险内阻和并放电内阻。
3、电路设计时,应先测定负载电压的确切值,之后参考示例来选择降糖电容器的容量。由于通过降糖电容C1向负载提供的电压Io,实际上是流过C1的充放电电压Ic。C1容量越大,容抗Xc越小,则流经C1的充、放电电压越大。当负载电压Io大于C1的充放电电压时,多余的电压都会流过稳压管,若稳压管的最大容许电压Idmax大于Ic-Io时易导致稳压管被毁。
4、为保证C1可靠工作,其耐压选择应小于两倍的电源电流。
5、泄放内阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。一般降糖电容C1的容量C与负载电压Io的关系可近似觉得:C=14.5I,其中C的容量单位是μF,Io的单位是A。电容降糖式电源是一种非隔离电源,在应用上要非常注意隔离,避免触电。