基于电容和电阻的两种降压电路的分析与实现

方玲丽 范俊川 裘宏波 潘云川 王朝栋

（重庆川仪控制系统有限公司上海分公司 上海市 201204）

降压电路种类繁多，且应用非常广泛。降压电路按照电压种类来分，常见的可主要分为交流降为交流，交流降为直流，直流降为直流。首先交流降为交流，通常采用的方法是变压器，通过线圈互感实现交流电压的降压[1]。直流降压为直流，多采用buck 电路，如果是低电压的降压，通常采用电源集成芯片的方案，既易于实现，成本又低。本文主要讨论的是交流降压为直流。交流到直流的降压，必须经过一个交流转换成直流的过程。这个过程，常用的方法就是桥式整流电路[2,3]。本文论述的实验，采用的是一款成熟的单相桥整流集成芯片DB106。集成芯片往往比自己搭建的整流桥电路可靠性高，且体积小，成本低，防护好，因此，集成芯片的使用是电子行业的趋势。本文论述的两种降压电路，都使用了这款DB106 集成芯片。

220V 降压电路，运用场合非常广泛。很多设备，通常不能直接使用220V 的交流市电，需要将其转换成直流电。如DCS 系统中的I/O 模块，多数场合，需要为其提供24V 供电。应用于一些特殊场合的DCS 系统的I/O 模块，需要使用DC48V 供电。本文所述，即为实现市电AC220V 转为DC48V。

1 第一种降压电路

第一种降压电路的电路图如图1所示。

如图1所示，从左到右，N1、L1 分别连接市电AC220V 的零线和火线，电容C1、C2 串联，R1 与C1 并联，整流桥芯片DB106 与C2 并联。R1 的作用是为C1 提供放电回路，在电路断电时泄放与之并联的C1 储存的电荷，否则人体接触会有触电感，因此R1 起到一定的安保作用。电容C1、C2 对AC220V 进行交流分压，DB106 与C2 并联，将C2 两端的交流电转换成直流电压后，经47V 的稳压管1N4756 稳压后，再经C17 进行滤波，最后得到DC48V±10%的电压，其中A1 为DC48V 的正端，B1 为DC48V 的负端。

DB106 是一款成熟的单相桥整流器集成芯片，其最大可重复峰值反向电压达800V，最大均方根电压达560V，最大正向平均整流电流达1A，工作温度范围广，达-55～+150℃。C1、C2 最好可选用聚丙稀电容（又叫CBB 电容），耐压最低应达400V，最好选择耐压630V 及其以上的电容，电容的容值可根据需要灵活调整，如需要24V 或60V，可改变C1 和C2 的容值来实现不同分压。理想状态下，两串联电容的电压分配与各电容的容抗大小成反比，电容容抗大小满足如下公式：

实际电路测量，当C1 和C2 分别取值为97nF 和470nF 时，A1和B1 端的电压能达到DC48V±10%的指标。

2 第二种降压电路

第二种降压电路如图2所示。

N1、L1 分别接市电AC220V 的零线和火线，经整流桥芯片DB106 转换成直流后，再经过R1、R2 进行直流电压分压，所分配的电压值与电阻值成正比，只需选取恰当的电阻值，使R2 两端的电压为DC48V±10%，最后经过稳压管1N4756 稳压和电解电容C17 进行滤波后，在A1 和B1 两端得到DC48V±10%，A1 为正端，B1 为负端。

3 两种降压电路分析与实现

以上所述两种降压电路，经过实验测试验证，均能实现AC220V 50Hz 转DC48V±10%的功能，实现原理大致相同，都是需要经过一个集成整流桥芯片DB106，将交流转换为直流，最终实现交流到直流的降压过程。区别在于第一种是先利用电容进行交流分压，第二种是交流转直流后，再利用电阻分压，具体特征对比分析如表1所示。

表1：两种方案特征对比

4 常见的“阻容降压”电路

另有一种常见的阻容降压电路，与本文所述的降压电路略有不同。电路图如图3所示。

图1：第一种降压电路原理图

图2：第二种降压电路原理图

图3：电路图

如图3所示，该电路由阻容搭建而成，从左往右，N1、L1 分别接市电AC220V 的零线和火线，然后经过一个大电容C1，C1 的作用主要是限制电流，R1 与C1 串联，其作用主要是作为C1 的泄放电阻，防止C1 电荷量太大，人体接触会有触电感，作用同上述的泄放电阻。D1～D4 组成整流全桥桥堆，作用与上述的DB106 相同。D5 是稳压管，起到一定的稳压作用，C2 是滤波电容，经过滤波后的电压，在A1 和B1 两端就呈现为直流电压。虽说这是阻容降压电路，但实际上，降压作用并不明显，主要是通过C1 限流来实现后端电压的降低。所以主要还需根据负载电流的大小来决定分压大小[3～6]。

这种业内常见的“阻容降压”电路与本文所述的两种阻容降压电路，有着本质的不同。本文所述的降压电路，是名副其实的，利用电容或者电阻，在交流转换前或者转换后，利用分压原理降低电压，而这种电路，则是通过限流，即通过控制电路流过的电流来实现电压的降低。

5 结论

本文主要介绍了两种阻容降压电路，这两种依靠单相整流集成芯片DB106 实现的交流转直流降压电路，结构简单、易于实现、成本低、用途广泛。但是电压精度不高，虽然后端接稳压管，但电压稳定度依旧较差，实际使用时，还需在后续增加稳压电路。当后续没有增加稳压的电路，且在负载开路时，输出电流没有负载分流，电流全部流过稳压管，所以应尽量避免电路长时间空载。这两种电路适用于电压需求尽量不高于DC60V，电流不大，约几十毫安的场合。并且，第一种电容分压降压不适用于容性负载和感性负载，否则会影响输出电压值[4]。实际实验测得，第一种电路在导通时刻，A1 和B1 两端的电压会增大，因为后端加的滤波电容，实际与前面的分压电容形成并联，从而影响了输出电压值。

另外，本文还分析了另一种常用的阻容降压电路，及其与这两种电路的区别和联系。对于这些小规模的阻容降压电路，共同的特点都是结构简单、成本低、用途广泛，但安全性和稳定性也较差，尤其在接触市电的情况下，一定要注意安全防护，在实际应用中，应提前做好充分验证，调试好器件参数，避免事故发生。