什麼是電容式無變壓器電源?
電容式(又稱「電容降壓式」)無變壓器電源,是利用 X 級安規電容的容抗與市電串聯,把電流限制在很小的範圍內,再供應給低壓小負載——通常只有幾毫安培,例如 LED 指示燈、微控制器或繼電器線圈。由於電容是儲存並釋放能量,而非像電阻那樣把能量化為熱耗散,因此這種設計體積小、運作溫度低,常見於各種接市電的家電產品中。警告:這類電路與市電並未隔離,觸碰極度危險,請將整個電路都視為帶電狀態處理。
如何使用本計算器
輸入你的市電電壓(例如歐洲為 230 V、北美為 120 V)、市電頻率(50 或 60 Hz)、降壓電容值(單位 µF),以及負載的輸出電壓。計算器會回傳電容的容抗、可用的 RMS 輸出電流(毫安培),以及輸送給負載的大約功率。
公式說明
電容所呈現的容抗為 \(X_c = \dfrac{1}{2\pi f C}\),單位為歐姆(Ω)。它所允許通過的電流由容抗版本的歐姆定律決定:\(I = \dfrac{V_{\text{市電}}}{X_c}\),可化簡為 \(I = V_{\text{市電}} \times 2\pi f C\)。這就是可用的最大 RMS 電流;由於電容的容抗遠大於低壓負載,因此實際電流幾乎完全由電容主導。
$$I_{RMS} = \text{Mains (V)} \cdot 2\pi \, \text{Freq (Hz)} \cdot C$$ $$\text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} C &= \text{Capacitor (µF)} \times 10^{-6} \\ X_C &= \dfrac{1}{2\pi \, \text{Freq (Hz)} \cdot C} \\ P &= I_{RMS} \cdot \text{Load Voltage (V)} \end{aligned} \right.$$
計算範例
以 0.47 µF 電容接在 230 V/50 Hz 市電上為例: $$2\pi f C = 6.2832 \times 50 \times 0.47 \times 10^{-6} = 1.4765 \times 10^{-4} \ \text{S}$$ 容抗 $$X_c = \frac{1}{1.4765 \times 10^{-4}} \approx 6773 \ \Omega$$ 電流 $$I = 230 \times 1.4765 \times 10^{-4} \approx 0.03396 \ \text{A} \approx 33.96 \ \text{mA RMS}$$
常見問題
該選用哪種電容?請務必使用專為直接接市電而設計的 X1 或 X2 級安規電容。
為什麼要加洩放電阻?在電容兩端並聯一顆高阻值電阻,可在斷電後安全地把電容放電,避免電容仍殘留危險電荷。
輸出有穩壓嗎?沒有——須由齊納二極體或穩壓器來鉗位輸出電壓,而這裡計算出的電流,是降壓電容所能提供的最大值。