电容压降电源拓扑有时是一个不错的选择

谈到电源——电源、稳压器、转换器——现在最常提到的第一个参数是“效率”。虽然更高的效率当然是一件好事，但设计人员知道还有许多其他重要标准，例如输入调节、输出调节和输出纹波（仅举几例）。这些只是性能因素——更高的效率还必须与供应规模、成本、复杂性和其他属性进行权衡。

这就是为什么电容压降电源拓扑有时是一个不错的选择。它简单、易于设置，并且可以在电流要求约为 50 至 100 mA 的应用中提供基本的 AC 输入/DC 输出。它采用电流、电压和基于电抗的分压的基本原理，而不是使用功耗电阻器通过分压器降低线路电压。自早期电子产品以来，它就已成功用于应用，现在发现用于为智能电表 (e-meters) 和 LED 串供电。由于不使用变压器或电感器等磁性元件，因此成本低且重量轻。

在这种电容式无变压器电源中，只要电流输出 (IOUT) 小于或等于电流输入 (IIN)，负载上的电压就会保持恒定。IIN 受 R1 和 C1 的电抗限制。R1限制浪涌电流；选择它的值是为了不消耗太多功率，但又足够大以限制浪涌电流。

理论上，电容器的无损耗电阻和电抗避免了分压电阻器会产生的损耗，尽管该设计还有其他显着损耗的来源。电容器的尺寸必须在线路频率下具有正确的无功，以实现所需的分压比。整流二极管可以是单个二极管，也可以是全波桥，以获得更低的纹波和更好的性能。如果负载已知且相对固定，则可以在输出端使用一个基本的大容量电容器来平滑纹波（如果需要）；对于变化的负载或更低的纹波，可以在输出端添加一个简单的 DC/DC 稳压器，以提供更稳定的 DC 输出；我不愿称它为“导轨”，因为它通常缺乏直流导轨的稳定性。

（请注意，使用电容器和二极管来产生降压AC/DC电源有一些讽刺意味：当排列在不同的拓扑中时，这些用于构建的电容器和二极管是倍压、三倍甚至更高的- 交流电源的倍数。）

但在电容下降的背后存在着潜在的挑战：下降电容会受到全交流线路应力和尖峰的影响，因此如果使用低档单元，可能会出现故障。大多数供应商强烈建议您使用“X 级”电容器，这意味着如果它由于电压尖峰或过载而失效，它仍将保持电流隔离，而不是“故障-短路”模式，这会使用户陷入危险。此外，由于该设计没有通过变压器隔离，因此对用户存在潜在危险（我们的意思是“潜在”这个词的两种含义！）由于电容压降电路具有所谓的接地线并且不浮动，如果线路-AC 插头或插座接线错误并且重新布置火线、中性线和地线，可能会产生严重后果；

尽管存在这些问题，电容降压电源还是有用的，并且在可行的 AC/DC 电源选项的家族树中占有一席之地。供应商正在寻找改善其低效率的方法，通常在 10-20% 范围内。（听起来确实很糟糕！）通过添加低成本 DC/DC 稳压器，可以显着提高效率，同时仍然避免磁性元件的成本和尺寸；当然，尽管它们是否如此负面是非常依赖于应用程序的。

供应商和其他人已经发布了一些关于上限下降供应的良好分析以及改进它的方法（参见下面的参考资料）。这里的重要信息是，AC/DC 电源的范围远不止广泛使用的、闭环、严格调节的线性和开关设计，还包括一些对应用程序可能不优雅但有效（如果不是有效的话）的方法。但在做出选择之前，您必须充分了解每种类型的性能和安全注意事项，以及许多日益严格的效率和安全监管标准。电源拓扑选择没有什么简单的，这是肯定的。