2.2.1 电容降压限流原理

在交流电路中，电容具有一定的阻抗特性，即

例如，在220V/50Hz交流电下，容量为1μF的电容的容抗约为3.2kΩ。

因此，电容在交流负载电路中，就相当于一个电阻，将起到串联降压限流作用。

如图2-7所示，理想电容由两个相互绝缘但相距很近的导电体组成，中间填充绝缘材料，因此电容内部没有电流通过。但通过电容的充电和放电过程在电容外部回路中就会形成电流，因此利用电容降压限流必须在交流负载回路中才能应用。而LED是直流负载，它具有单向导电性，也就是说，电容充电后无法放电，因此不能形成持续的电流，所以图2-8所示的电路是无法正常工作的。要使电容能正常充放电，LED必须双向连接，或采用图2-9所示的整流电路把交流电变成直流电，再给LED供电。

图2-7 电容的降压限流作用

图2-8 电容不能直接与LED串联

在图2-9中，整流桥把交流和直流分成两部分，输入侧为交流电，输出侧为直流电，在正弦波输入电压下，正半周和负半周LED都有电流，因此交流侧的电容就可以不断充电和放电，起到降压限流的作用。图2-9中整流桥输出的电压为正弦半周波，电压的大小是周期性变化的，因此LED会出现2倍于工频的闪烁现象。为了克服这一缺点，要尽量使输出的直流电压保持稳定平滑，这就需要进行滤波，实际应用中的电容降压限流的LED驱动电路原理如图2-10所示。

图2-9 交直流的匹配

图2-10 整流滤波的电容降压限流的LED驱动电路

该电路的工作波形如图2-11所示。

如图2-11所示，整流桥交流侧为正弦交流电压，经整流后输出电压为正弦半周波，加上滤波电容C2后，在不接入负载LED的情况下，电容将逐渐充电达到正弦半周波的峰值，然后一直保持不变（理想直线），这是因为电容C2充电后没有放电回路。若接上负载，则电容C2每个正弦半周期的后半段（输入瞬时电压下降时）向负载放电，因此C2的电压有起有伏，形成纹波。

图2-10中，交流市电经电容C1降压限流，整流桥整流变成脉动直流电，再经C2滤波后变为较平滑的直流电供LED使用，R1为电容C1的泄放电阻，用于在断电后把C1的电荷放掉以确保用电安全，R2浪涌电流的抑制电阻用于保护整流桥不被浪涌电流损坏。

图2-11 整流滤波电路的工作波形

若交流市电为50Hz正弦波电压，则当交流电流过电容C1时，C1对于交流电的容抗为

若把这个1μF的电容直接接在交流电的相线与中性线之间，则流过电容的电流有效值为

也就是说，在图2-10所示电路中，即使LED串短路，流过C1的电流也不超过69mA，因此，电容C1起到了限流作用。电流流过电容，由于容抗的存在，在电容上会产生电压降，故电容也起到降压的作用。