阻容降壓原理

阻容降壓是利用電容在交流信號中所具有的阻抗對交流信號進行分壓，降低輸入到負載的電壓的一種技術。

通常用于小功率的負載供電，比如電表、溫控器、LED燈等。

不需要使用變壓器，只需要幾個電阻、電容，對市電進行分壓，再接到穩壓器件（如三端穩壓器、穩壓二極管等），可以給負載提供小體積、低成本的穩壓電源。

在頻率域，電容的阻抗Ｚ與頻率的關系為：

電容阻抗計算

式中，j為虛數、ω為角頻率，ω=2*π*f（f為信號頻率），C為電容的容值。

電容的容值越小，阻抗越大。

對于50Hz的市電，當電容容值為1uF時，電容的阻抗：

1uF電容對于50Hz信號的阻抗

值得注意的是，如果3183Ω的電阻接到220V的市電，消耗的功率為：

P=220*220/3183=15W，這是非常大的功率，會產生巨大的熱量。

但是對于電容，其產生的功耗為虛功，是被電容存儲轉移的能量。

并不會發熱，不會造成能量的損耗。

當電容與負載串聯時，如下圖，假設負載的等效電阻為RL。

與負載串連的等效電路

此時，負載電阻RL得到的分壓為：

公式1. 負載分壓值

流經整個回路的電流為：

公式2. 回路電流

交流市電經過降壓之后，再經過橋式整流轉成直流，由穩壓二極管或者穩壓器穩壓，給負載提供工作電源；

阻容降壓器件參數計算

阻容降壓典型電路

C1為降壓電容，需為無極性電容，耐壓一般取630V。

R1為泄放電阻，用于斷電時，電容C1所儲存的電荷的泄放，可以選擇1MΩ的電阻。

D1、D2、D3、D4構成橋式整流電路，將交流電源整成直流。

R3為穩壓二極管ZD1的限流電阻；

ZD1為穩壓二極管，用于給負載提供恒定的電壓。

RL為負載的等效電阻。

根據負載工作電壓，負載電流大小確定電容C1的容值。

負載電流包括由穩壓電源供電的所有器件，包括單片機及其外圍電路，還包括穩壓二極ZD1的工作電流，為了使得ZD1能可靠得穩壓，流經ZD1的電流至少需要達到1mA。

假設單片機及外圍電路電路的工作電流為15mA，加上流經穩壓二極管的電流1mA，則負載電流為16mA。

這里的16mA是指直流平均值，對應交流的真有效值需要乘以波形系數1.11，所以真有效值為17.6mA。

如果負載工作電壓為5V直流，由C1分壓之后得到的交流真有效值需要達到8V以上。

負載的等效電阻為500歐。

由公式2，可以解得電容C1的容值為0.25uF，可選擇0.3uF的電容。

此時，電容C1的阻抗為10.6kΩ。

此時，電阻R2兩端的壓降為：8/1.11-5=2.27V。

電阻R2的取值為2.27V/16mA=141Ω，可以選擇100Ω的電阻。