Схемы с емкостными выпрямителями часто встречаются в недорогих приборах, поскольку они намного дешевле решений на основе трансформаторов или импульсных источников питания.
Экономическая эффективность — по сути, единственное преимущество этого метода снижения напряжения. К его недостаткам относятся:
- Малый выходной ток
- Значительные колебания напряжения при изменении нагрузки
- Угрозы безопасности из-за прямого подключения к электросети
Поэтому область его применения ограничена ситуациями, когда потребляемый ток очень мал, а цепь труднодоступна для человека.
Принцип работы
Емкостное сопротивление конденсатора на определённой частоте переменного тока ограничивает максимальный рабочий ток. После ограничения тока нагрузка снижает выходное напряжение, при этом конденсатор управляет током и динамически распределяет напряжение между собой и нагрузкой.
Например, при использовании китайской электросети 220 В/50 Гц конденсатор емкостью 1 мкФ имеет реактивное сопротивление: Xc = 1/(2πfC) = 1/(2×3,14×50×1×10^-6) ≈ 3180 Ом.
Максимальный ток через конденсатор составит: Ic = U/Xc = 220/3180 ≈ 70 мА
Данный метод расчета позволяет выбрать необходимое значение конденсатора в зависимости от текущих потребностей устройства.
Меры предосторожности
- Используйте только неполярные конденсаторы с номинальным напряжением выше 400 В.
- Не подходит для динамических, емкостных или индуктивных нагрузок.
- Для работы на постоянном токе используйте однополупериодное выпрямление с соответствующим стабилитроном.
- Соблюдайте изоляцию от электросети, чтобы предотвратить поражение электрическим током.
- Не меняйте номиналы конденсаторов во время ремонта.
Применение в источниках питания постоянного тока
В типичном источнике питания постоянного тока: сеть → понижающий преобразователь → выпрямитель → фильтр → регулировка → выход постоянного тока
Для простых цепей, таких как выключатели звука и света, трансформатор будет излишним. Его можно заменить конденсатором, что упрощает схему и снижает стоимость.
Структура цепи
В базовой комплектации:
- C1 понижает напряжение сети
- D2 выполняет однополупериодное выпрямление
- C2 фильтрует пульсирующий постоянный ток
- D3 обеспечивает регулировку напряжения
- R1 разряжает C1 после выключения питания
- D1 обеспечивает путь разряда во время отрицательного полупериода
Хотя его можно рассматривать как простой емкостно-резистивный делитель напряжения, основная роль конденсатора заключается в ограничении тока, что, в свою очередь, определяет напряжение на нагрузке.