本文介紹一種新穎的電容降壓型直流穩(wěn)壓電路，電路不含變壓器，只由幾個(gè)簡(jiǎn)單的電子元件組成。輸出DC電壓可在很寬的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，只需要改變基準(zhǔn)電壓元件。

　　一、 概述

　　電子工程師總是在不斷追求減小設(shè)備體積，優(yōu)化設(shè)計(jì)，以期最大限度地降低設(shè)備成本。其中，減小作為輔助電源的直流穩(wěn)壓電源電路部分的體積，往往是最難解決的問(wèn)題之一。

　　普通的線(xiàn)性直流穩(wěn)壓電源電路效率比較低，電源的變壓器體積大，重量重，成本較高。

　　開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高，電源紋波大，RFI和EMI干擾是難以解決的。

　　下文介紹的是一種新穎的電容降壓型直流穩(wěn)壓電源電路。

　　這種電路無(wú)電源變壓器，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，具體有：體積小、重量輕、成本低廉、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)定可靠、高效(可達(dá)90%以上)等特點(diǎn)。

　　二、 電容降壓原理

　　當(dāng)一個(gè)正弦交流電源U(如220V AC 50HZ)施加在電容電路上時(shí)，電容器兩極板上的電荷，極板間的電場(chǎng)都是時(shí)間的函數(shù)。也就是說(shuō)：電容器上電壓電流的有效值和幅值同樣遵循歐姆定律。

　　即加在電容上的電壓幅值一定，頻率一定時(shí)，就會(huì)流過(guò)一個(gè)穩(wěn)定的正弦交流電流ic。容抗越小(電容值越大)，流過(guò)電容器的電流越大，在電容器上串聯(lián)一個(gè)合適的負(fù)載，就能得到一個(gè)降低的電壓源，可經(jīng)過(guò)整流，濾波，穩(wěn)壓輸出。

　　電容在電路中只是吞吐能量，而不消耗能量，所以電容降壓型電路的效率很高。

　　三、 原理方框圖

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　　電路由降壓電容，限流，整流濾波和穩(wěn)壓分流等電路組成。

　　1.降壓電容：相當(dāng)于普通穩(wěn)壓電路中的降壓變壓器，直接接入交流電源回路中，幾乎承受全部的交流電源U，應(yīng)選用無(wú)極性的金屬膜電容(METALLIZED POLYESTER FILM CAPACITOR)。

　　2.限流電路：在合上電源的瞬間，有可能是U的正或負(fù)半周的峰_峰值，此時(shí)瞬間電流會(huì)很大，因此在回路中需串聯(lián)一個(gè)限流電阻，以保證電路的安全。

　　3.整流濾波：有半波整流和全波整流，與普通的直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)要求相同。

　　4.穩(wěn)壓分流：電壓降壓回路中，電流有效值I是穩(wěn)定的，不受負(fù)載電流大小變化的影響，因此在穩(wěn)壓電路中，要有分流回路，以響應(yīng)負(fù)載電流的大小變化。

　　四、 設(shè)計(jì)勢(shì)實(shí)例

　　1.橋式全波整流穩(wěn)壓電路：

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　　規(guī)格要求：輸出DC電壓12V，DC電流300mA;輸入電源220V AC/50HZ 市電。

　　1)降壓電容C1的選擇：

　　a. C1容值的選擇：

　　電容值取決于負(fù)載電流，負(fù)載電流I確定后,可得: C1≥1/2лfU

　　式中交流電源U值計(jì)算時(shí)取負(fù)10%，即：

　　I=300mA，U=220V*(-10%)=198V，f=50HZ,

　　C1≥0.3(2*3.14156*50*198)=4.82uF)

　　電容值只可取大，不可取小，本例電容C1取值5uF。

　　b. 耐壓值的選擇：

　　要考慮電源正10%的情況，如本例用市電，C1要選擇250V AC的金屬膜電容。

　　c. 耐瞬間沖擊電流的選擇：

　　金屬膜電容的內(nèi)阻是很低的，允許電容在吞吐能量時(shí)，有大的電流流過(guò)，這個(gè)電流的大小取決于電容值和它的du/dt值，此值由電容的結(jié)構(gòu)，金屬膜的類(lèi)型，引出線(xiàn)的方式?jīng)Q定的。

　　du/dt值與電容的耐壓值有關(guān)，耐壓越高，du/dt值越大，不同廠(chǎng)家產(chǎn)品du/dt值也有很大的差別，如耐壓為250VAC電容值為5uF的金屬膜電容的du/dt值一般在3-30之間選擇。

　　在本例中：C1=5uF，du/dt值取3，則C1耐瞬間沖擊電流值為：

　　I=Cdu/dt=5*3=15(A)