什么是电容降压(无变压器)电源?
电容降压电源(也叫"阻容降压电源")利用一只 X 类安全电容串联在交流市电回路中,依靠电容的容抗来限制流向小功率低压负载的电流——通常只有几毫安,常用于 LED 指示灯、单片机或继电器线圈供电。由于电容只是储存和释放能量,而不像电阻那样把能量白白发热消耗掉,因此这种方案体积小、发热低,被大量应用于直接接入市电的家用电器中。警告:此类电路与市电不隔离,触碰极其危险,必须把整个电路都当作带电体来对待。
如何使用本计算器
请依次填入市电电压(例如欧洲为 230 V,北美为 120 V,中国大陆为 220 V)、市电频率(50 或 60 Hz;中国大陆为 50 Hz)、降压电容容值(单位为微法 µF)以及负载的输出电压。计算器会给出电容的容抗、可用的输出电流有效值(毫安),以及大致传送给负载的功率。
公式详解
电容的容抗为 \(X_c = \dfrac{1}{2\pi f C}\),单位为欧姆。根据容抗版的欧姆定律,它允许通过的电流为 \(I = \dfrac{V_{\text{市电}}}{X_c}\),化简后得到 \(I = V_{\text{市电}} \times 2\pi f C\)。这就是可用的最大有效值电流。由于降压电容的容抗远大于低压负载的阻抗,整个回路的电流主要由这只电容决定。
算例演示
以 230 V / 50 Hz 市电、配 0.47 µF 电容为例:
$$2\pi f C = 6.2832 \times 50 \times 0.47\times10^{-6} = 1.4765\times10^{-4}\ \text{S}$$容抗
$$X_c = \frac{1}{1.4765\times10^{-4}} \approx 6773\ \Omega$$电流
$$I = 230 \times 1.4765\times10^{-4} \approx 0.03396\ \text{A} \approx 33.96\ \text{mA}\ \text{(有效值)}$$常见问题
应该选用什么类型的电容?务必使用专为直接接入市电而设计的 X1 或 X2 类安全电容。
为什么要加放电电阻(泄放电阻)?在电容两端并联一只高阻值电阻,可在断电后把电容上的电荷安全泄放掉,避免电容残留危险的高压。
输出是稳压的吗?不是。通常需要用稳压二极管(齐纳二极管)或稳压器把输出电压钳位住;本计算器算出的电流是降压电容所能提供的最大值。