【参赛】电容降压应用实例——微型LED工作灯

yinekp · 发表于 2020-2-3 14:07:15

电容降压具有电路简单，成本低廉的优点，有关计算方法，注意事项和应用实例“矿坛”
多有介绍。多年来，本人也应用电容降压原理制作了一些简单实用的应用装置，现介绍两例
给感兴趣的读者，盼能抛砖引玉。

一.再强调一下电容降压电路特点和应用注意事项（只考虑供电电源为220V市电的情况）。

1.作为一种高内阻电源，当输出电压远小于输入电压（即220V市电）时，可认为供电电流仅
取决于降压电容容量，这时可按每微法65mA来估算输出电流。

2.为确保电路安全可靠，降压电容不能使用介质损耗大的电容器，如电解电容。且耐压应不
小于400V；由于用电器具内部电路处于带电状态，结构设计和实际组装时必须考虑和采取完善的
绝缘措施。

3.由于电路中有着电容器这样的储能元件，电源接通瞬间会有一个取决于电源和电路初始状
态的复杂的瞬态过程或称过渡过程，可能产生远大于正常值的过电压和冲击电流。极端情况是，
电容已充至市电峰值又在市电为反向峰值的瞬间接通时（例如开关接触不良）。元器件的损坏通
常是发生在这个过渡过程中。通过分析实验，本人认为，一个简单有效的方法就是在降压电路输
出端并上一只与降压电容容量相近的电容器，利用电容两端电压不能突变的储能过程可以有效的
降低通过负载的冲击电流，提高电路的可靠性。这个电容虽然会分去部分输出电流，但由于其两
端电压仅是远小于市电电压的负载电压，正常工作时通过电流可忽略不计。

4.由于降压电容的存在，电路达到稳态后，电容充、放的电量必然是相等的。相对于电源的
正、负半周，如负载不对称，将导致降压（或称限流）的作用降低，如负载是半波整流电路，电
路稳态电流将为零。所以，设计电路时应尽量使用相对于电源正负半周对称的负载或添加反向电
流通路。

二.电容降压制作实例——微型工作灯

用于在狭小空间进行设备检修工作。
图1选用并加工后的高亮白发光管。图2是它的电原理图：若干对反向并联后再串联的高亮
白发光管通过降压（或称限流）电容接至交流电源，对应电源的正负半周每对发光管中的两支
管分别导通发光，构成电源正负电流通路。电阻R1、R2除可降低冲击电流外，主要作用是当降
压电容万一击穿时起到保险管的作用，防止故障扩大；其他元件的作用不再赘述。由于是交流
供电，发光强度存在着100HZ变化周期，观察转动部件时可能由于频闪效应产生观察错觉。
图3是用热缩管封装前后的工作灯外观和内部结构
图4是发光管用直流供电来消除频闪效应的微型无频闪工作灯电原理图：
交流市电经电容降压后通过桥式整流，电容滤波成为稳定直流点亮若干串联的高亮白发光管。
滤波电容兼起吸收瞬态过程冲击电流，保护发光管的作用。桥式整流用4支1N4007型2极管，因
有相对较充裕的电流容量，输入端未再接保护电容。
图5是封装前后的无频闪工作灯外观和内部结构
虽然拖着个尾巴（电源线），不如当今已普及的LED手电方便，但由于没有了是否需更换
电池或是否需充电的顾虑，感觉很多时候还是有着它的使用价值的。

图1 选用的高亮白发光管.jpg