分析一种极低成本的220V转5V电路——阻容降压电路

今天我们来分析一个交流220V转直流5V阻容降压电路。

阻容降压是一种使用极少的元器件、极低的成本就能实现的交流市电转为直流低压的电路，经常用在体积受限、成本敏感的设备中。

这个电路是很多年前看到的，是一个非常经典的电路，出处不详，虽然简单但却很实用。

我把它在multisim里面重画了一遍，便于仿真分析，如下图所示：

下面我们把这个电路分成几个部分，分别分析一下。

先看最左边的部分：

市电交流220V输入之后，首先经过保险丝X2，提供过流保护的功能。然后经过X1和C1，X1是压敏电阻（这里由于mutilsim软件中没有压敏电阻的元器件，我画了一个滑动变阻器代替），主要是用于浪涌防护、防雷击；C6是安规电容，用于滤波。

这三个器件的作用，都是为了提高电路的安全性和电磁兼容性。

接着是R1和C1的组合，以及R2、R3：

电容C1在电路中是用于降压，因为电容可以通过交流，但是理想情况下又不会产生功率消耗。所以，选择一定容值的电容，在交流电通过时有一定的容抗；这个电抗效应与后端的电路串联，分走了一部分电压，可以起到降压的作用。C1的选取对整个电路非常关键，它的容抗的计算公式为Rc=1/(2πfC)，容抗要与后端电阻分压，以得到合适的输出。C1耐压至少要400V，而且是无极性电容，可以选取CL21聚酯或者CBB21聚丙烯电容。

电阻R1用于C1的放电，是为了在断开供电后，C1上的电压能够快速泄放掉。一般要求R1*C1

R2和R3是用于保护的，防止某些时候接触不良，在C1有电的情况下，与市电的电压叠加时，对后端的电路产生高压损伤。一般按经验值，取二者之和为40~50Ω之间。

接下来是两个二极管D1和D2，这部分很简单，就是半波整流电路。其实这里用全波整流桥也是可以的，但是两个二极管更省成本。

要注意的是所选择的二极管耐压和电流要足够。

接下来是下面的滤波部分，也比较简单，就是RC滤波。

需要注意的是这里的R4的取值，因为R4上会有电流通过，取值太大会浪费很多功率，但是取值太小又会减弱滤波的效果，同时也不能配合后端的稳压管进行稳压，所以需要综合考虑。

最后是稳压管和负载，稳压管工作时是需要和前面串联的R4电阻相互作用的，否则不能稳压。D3选取时，选择与我们需要的电压值最接近的稳压管即可。

这里也需要注意稳压管的功率，由于输出电压是靠稳压管来调节的。加入负载和不加负载时，这部分电路的电流的变化要由稳压管来调节，所以需要验算一下在最大和最小输出功率的情况下，稳压管是否还能在稳压状态下工作。

好了，到这里，电路就分析完了。其实整个电路的核心，就是完成了降压、整流、滤波、稳压这几个功能。

我们再做一下电路的仿真：

可以看到，半波整流、电容滤波后的电压，差不多在6V~8V；再经过RC滤波、稳压管稳压后，基本稳定在5.1V左右，而且波动很小。

同时，也注意到，这个状态下，负载电流很小时，大部分电流都从稳压管上流过去了，效率是比较低的。当负载电流增大时，可以预见R4上的压降也会增加，有可能会导致稳压管上的电压达不到5.1V。所以阻容降压电路不太适用于负载变化较大的情况，一般用于负载基本不变的场合。

此外，由于阻容降压电路，即使经过了降压，也还有一端直接连接到了市电220V电线上，所以是有一定触电危险性的，一般只能用在人体不会触碰到的场合。

除了上面分析的这种形式，阻容降压还有很多其他的实现方式，但其核心大多都是采用电容串联降压，之后再整流，最后滤波、稳压，这里我收集了一些类似的电路，有兴趣的可以自己分析一下：

下面这个电路中简化了滤波电路：

下面这个电路，把稳压管也用到了整流功能中，又省了一个二极管；并滤波电路也简化了：

好了，本节内容就分享到这里了。

　　审核编辑：汤梓红