/       /       /    How to calculate the capacitance of a capacitive dropper for a simple power supply
Support the project on Patreon


How to calculate the capacitance of a capacitive dropper for a simple power supply

A capacitive-dropper power supply is the simplest way to power a low-power device.

For all its simplicity, it has two drawbacks:
1. It is galvanically connected to the mains! That’s why these power supplies are used only where there’s no chance of touching the contacts.
2. Its output current is fairly low. To increase it, you need a larger dropper capacitor, which quickly becomes quite bulky.

Warning: be very careful. Do not touch the contacts of this power supply while it is plugged in.

The simplest circuit for this power supply looks like this:


As you can see from the circuit, a capacitor is connected in series with the mains. It acts as a ballast, dropping part of the voltage.
A capacitor blocks DC, but the mains is AC, so the capacitor is constantly charging and discharging. As a result, current flows at the output. The current depends directly on the capacitor’s capacitance.

So, to calculate the capacitance, you need to know at least the output current of the power supply you’re planning to build. Be sure to include the regulator’s current consumption too, which is usually a few mA.

There are two formulas: a complex one and a simple one.
The complex formula works for any output voltage.
The simple formula works when the output voltage is no more than 10% of the input voltage.
I — output current of the power supply
Uin — mains voltage, for example, 220 V
Uout — power supply output voltage (or the voltage before the regulator, if there is one), for example, 12 V.
C — the capacitance we’re looking for.


For example, I want to build a power supply with an output current of up to 150 mA. The circuit above is one example; one possible application is a radio remote control powered at 5 V, plus a 12 V relay.
Plugging in 0.15 A gives a capacitance of 2.18 µF. We can use the nearest standard value, 2.2 µF, or, as they say, the “imported” notation: 225.


Everything seems fine—the circuit is simple—but there are a few drawbacks we need to address:
1. The inrush current when switching on can burn out the bridge rectifier.
2. If the capacitor fails, it can cause a short circuit.
3. If left as is, the input capacitor can give you an electric shock, since it may remain charged for a long time after the power supply is unplugged.
4. When the load is disconnected, the voltage across the capacitor before the regulator will rise to a fairly high level.


Solutions:
1. Resistor R1 in series with the capacitor.
2. A 0.5 A fuse.
3. Resistor R2 in parallel with the capacitor.
4. A 12 V TVS diode in parallel with the capacitor after the bridge rectifier. I don’t recommend using Zener diodes here: TVS diodes are designed to dissipate more power, so the circuit will be more reliable.

I’ve highlighted the new components in red in the circuit, and a small addition—a LED—in blue.


Dropper capacitors are also often used in cheap LED bulbs. That’s a bad thing, because these bulbs are less reliable and often have high light flicker.
Below is a simplified circuit for one of these bulbs.


Let’s calculate the capacitance for this application. Since the output voltage will clearly be more than 1/10 of the input voltage, we’ll use the first formula.
I’ve assumed an output voltage of 48 V: 16 LEDs at 3 V each. Of course, this is only an approximation, but it’s close to reality.
Current: 20 mA, a typical maximum current for most indicator LEDs.

I get a required capacitance of 0.298 µF. The nearest common values are 0.27 or 0.33 µF. The first is much harder to find, while the second would give us too much current. So we can make up the capacitance using two capacitors in parallel, for example, two 0.15 µF capacitors. In a parallel connection, capacitances add up.


That takes care of the capacitance. There are two more things to consider:
1. Capacitor voltage rating
2. Capacitor type.

The voltage rating is simple: you can use a 400 V capacitor, but 630 V is more reliable, even though it’s larger.

Choosing the type is a little more complicated. For this application, it’s best to use capacitors designed for it, such as K73-17, CL21, or X2.
The photo shows a CL21 capacitor.


This is a more reliable option. Don’t be put off by the 280 V marking: that’s its AC RMS voltage rating, and it will work more reliably than a K73-17 or CL21.


These capacitors can also look like this:


Now you can take another careful look at what it takes to build this “simple” power supply and decide whether you really need one.
In some situations, yes, it can help. But it has a whole host of drawbacks, so in my opinion it’s better to use a small switching power supply instead. It already has a regulated output voltage, galvanic isolation, and a higher output current.
As an example, here’s a link to a detailed review of four options, with tests, schematics, and teardown photos.


But there’s an even better option. Monolithic power supplies have become widely available. Essentially, they’re little cubes containing a miniature power supply.
For example, the HLK-PM01 from Hi-Link costs about two dollars apiece.


Or there’s the Chinese equivalent, the TSP-05 from Tenstar Robot. They’re a little cheaper, at $1.93 apiece.
In practice, their quality has proved comparable.


As I mentioned above, these are switching power supplies in a modular package. The power supply is housed in a plastic case and potted with epoxy resin.
They’re available with different output voltages and can maintain them at a fairly stable level.


Here’s a closer look inside; the photo shows the Hi-Link version.


That’s about it. I hope you found the article useful, and I’ll try to find more interesting topics in the future. I’d also love to hear what you’d like to see in the “For Beginners” section.
This page was found when searching for:
расчет схемы питания с гасящим конденсатором, источник питания рассчитать конденсатор, зарядный резистор для полярных конденсаторов как рассчитать, как расчитать гасящий коденсатор для понижения напряжения, как проверить емкость блока конденсатора формула, емкость конденсатора после диодного моста трансформаторного блока питания, какой кондицатор быстрее выходит. из строя, максимальный ток 50 гц способный пропускать бумажный конденсатор, расчет гасящего конденсатора для трансформаторного зарядного, бестрансформаторного, UFCZOFZ `VRJCNM D WTGB 220, схема с гасящим конденсатором для светодиодов на ток 250 ма, емкость конденсатора для 5 ампер в сети 220 вольт, конденсатор на светодиодную лампу 200w, Рэйиес Алтн 1 апр 2024 Можно проще : когда уже вычислили R (270 Ом), то 3185 : 270 = С -- необходимую точную ёмкость конденсатора !, какой конденсатор на подойдёт переменки 20 вольт 15 миломпер, как расчитать емкость гасящего конденсатора в цепи переменного тока, электрическая схема термопота с насосом, как посчитать гасащий конденсатор, как подобрать емкость конденсатора 25в, какое напряжение будет после емкости 0,1 мкф включенного последовательно с сетью 220 вольт, как рассчитать емкость конденсатора для уменьшения напряжения первичной обмотки трансформатора, формула гарольда фитча для рассчета конденсатора , включить конденсатор 4 мкф последовательно с нагрузкой в 220, конденсаторы x2 выбор для сети 240 вольт
Calculate manuallyAll calculators

Discounted products


You may be interested in


Discounted products


Support the project

All the content on the site and the advice are free, but we’d be grateful for your support of the project and the channel!

Comments48

Comments are published in their original language.

  1. 6 February 2017 00:33#1
    очень интересна была бы тема подсветки лестницы с емкостным датчиком под ступенькой
    --------------------
    Продам гараж
    0
    1. 6 February 2017 12:03#2
      Самое сложное в данном случае сам датчик, а вернее надежность его срабатывания, особенно если человек идет не босыми ногами.
      -1
      1. 8 February 2017 16:04#3
        вот в этом вся и проблема, не могу найти датчик. ИК не хочется
        --------------------
        Продам гараж
        +1
        1. 9 February 2017 04:19#4
          Так и есть, ИК работать будет, но куда менее эстетично чем емкостной. confused 
          +1
  2. Денис
    3 March 2017 08:05#5
    Здравствуйте,не могли бы вы рассказать о том,как рассчитываются/подбираются термисторы для ограничения тока заряда кондёров в БП.
    +1
    1. 3 March 2017 15:47#6
      По большому счету там не такой уж большой выбор вариантов. Обычно 5-10 Ом и диаметр 10-15мм.
      Выбор зависит от мощности БП и пускового тока. Возможно напишу небольшую статью на эту тему.
      +1
  3. DarkDaemon
    19 March 2017 01:56#7
    Интересная статья. Два вопроса:
    1. Хотелось бы чуть подробнее узнать про супрессор. Что он делает в данной схеме, как работает, какой лучше выбрать.
    2. При расчете конденсатора вы написали, что больший номинал "будет давать превышение тока". Это как так? Неужели этот блок питания типа CC?
    +2
    1. 19 March 2017 21:59#8
      1. Супрессор это по сути мощный стабилитрон, в данном случае как защита если нагрузку совсем сняли, чтобы напряжение на фильтрующем конденсаторе не поднялось до заоблачных величин :)

      2. Формально последовательно включенный конденсатор и дает режим СС. Т.е. ток не сильно меняется при изменениях напряжения на нагрузке. Если на выходе поставить стабилизатор, то напряжение на входе у него будет сильно зависеть от нагрузки, потому и рекомендуется ставить супрессор.
      +2
  4. Смайк
    31 August 2017 04:43#9
    Вот зачем дурить людей!? Приведённая автором формула неверна для рассмотренных схем (с электролитом на выходе выпрямительного  моста).
    Правильная формула:
    Iсредн=4*Fсети*Cбаластн*(1.41*Uсети эфф-Uнагрузки)
    +5
    1. 31 August 2017 12:08#10
      Во первых, давайте будем спокойнее, не надо грубить.
      Во вторых. Формула из какого-то справочника, я ее просто привел в более аккуратный внешний вид, а не стал размещать в виде фото.
      В третьих, Ваша формула также работает, я ради интереса посчитал, при емкости 1мкФ по Вашей формуле выходит ток 0.06А. Потом задал тот же ток в формулу, которая в статье, вышло что для такого тока надо ставить емкость 0.872мкФ.
      Т.е. выходит, по Вашей формуле 1мкФ, по той, что в статье 0.872мкФ. Сильно большая разница? Для справки, разница на уровне  точности самих конденсаторов.

      Формулой, которая в статье я долгое время пользовался сам, меня она более чем устраивает.
      +2
    2. belarus
      26 November 2019 18:35#11
      я вот тоже читал коменты и никто не обратил внимания на этот косяк автора .Считать нужно амплитудное напряжение 220*1.44 то есть 311 вольт.а лучше 320 потому что в розетках 230 в. обычно
      +2
  5. micro
    21 September 2017 07:56#12
    Объясните, от куда взялась цифра 3200  в формуле?
    +3
    1. 21 September 2017 18:39#13
      Если честно, то сам не знаю. Подозреваю, что в данном случае это некая константа, зависящая от частоты, а так как частота незименна, то вывели что будет 3200.
      +2
  6. ЮныйРадиолюбитель
    3 October 2017 15:25#14
    Цитата: kirich
    Если честно, то сам не знаю. Подозреваю, что в данном случае это некая константа, зависящая от частоты, а так как частота незименна, то вывели что будет 3200.

    Эх вы!
    С большим интересом читаю ваши статьи, учусь у вас, но тут вы меня просто сразили наповал. Формулы здесь писать неудобно, поэтому вот так вот:
    1/(2 x Pi x f), умножаете на 1E6 (множитель микрофарад) получаете 3183, округленно 3200.
    Pi - число пи 3.14159..., f - частота тока, 50 Гц.   
    +5
    1. 3 October 2017 15:31#15
      Большое спасибо за подсказку.
      Увы, с формулами у меня вечно сложности, многие вещи просто знаю, а как они получены... :(
      Да и как Вы понимаете, невозможно знать все, тем более специального образования у меня нет.
      +5
  7. 12 October 2017 17:29#16
    Здравствуйте. Никак не получается по второй формуле прийти к ответу 0,029мФ.
    Подскажите, как Вы пришли к этому ответу?
    Школу давно закончил, похожих задач найти не получилось.
    0
    1. 12 October 2017 19:36#17
      Так там 0.29, а не 0.029, сейчас пересчитал, все сходится.
      +1
      1. 12 October 2017 21:19#18
        Спасибо. Разобрался.
        +1
  8. Денис
    13 February 2018 11:35#19
    Здравствуйте. Подскажите пожалуйста как рассчитать параметры сопротивлений r1, r2.
    -1
    1. 15 February 2018 22:57#20
      В большинстве ситуаций их не надо рассчитывать, там разброс может быть в разы и можно поставить такие, как указаны в примерах.
      -1
  9. Андрей
    17 September 2018 18:44#21
    А попроще формулы расчета нету ? Обсеришься вычислять  disappointed_relieved 
    +1
    1. 18 September 2018 03:35#22
      Так ничего сложного там нет, напишите что надо посчитать, покажу как это делать на Вашем примере.
      0
  10. Олег
    23 October 2018 13:04#23
    А какого типа конденсатор установлен под номером с2 электролит или что
    -2
    1. 29 October 2018 11:05#24
      Да, обычный электролит.
      +1
      1. Олег
        19 November 2018 16:15#25
        А можно поподробнее о номинале их емкость и вольтаж
        -1
        1. 22 November 2018 11:59#26
          Напряжение зависит от напряжения на выходе, емкость от тока нагрузки.
          Напряжение ставим с запасом, например при питании 40 Вольт конденсатор на 63, при 60 лучше поставить на 100 Вольт.
          Емкость исходя из 1000мкФ=1 Ампер, но можно емкость увеличить, будет лучше.
          +1
  11. Олег
    13 November 2018 03:16#27
    А можно поподробнее о номинале их емкость и вольтаж
    -1
  12. BuxarNET
    13 November 2018 19:37#28
    Цитата: kirich
    Во первых, давайте будем спокойнее, не надо грубить.
    Во вторых. Формула из какого-то справочника, я ее просто привел в более аккуратный внешний вид, а не стал размещать в виде фото.
    В третьих, Ваша формула также работает, я ради интереса посчитал, при емкости 1мкФ по Вашей формуле выходит ток 0.06А. Потом задал тот же ток в формулу, которая в статье, вышло что для такого тока надо ставить емкость 0.872мкФ.
    Т.е. выходит, по Вашей формуле 1мкФ, по той, что в статье 0.872мкФ. Сильно большая разница? Для справки, разница на уровне  точности самих конденсаторов.

    Формулой, которая в статье я долгое время пользовался сам, меня она более чем устраивает.

    Интересно почему когда светодиодов много, в формулу вносится ток только одного?
    да и по подсчете ваши 0,02 тока и 48 напряжения у меня получается 0,372093023256 а не как у вас
    +1
    1. 14 November 2018 20:47#29
      Светодиоды у лампочек включены последовательно, потому ток одного равен току всей ветки.
      +3
  13. Владимир
    15 December 2018 18:56#30
    Здравствуйте.
    Можете мне помочь разобраться с мощностью требуемого гасящего конденсатора? Знаю, что измеряется она в ВАр-ах.
    Если представить такой блок питания на выходной ток 10 А или 20 А или больше, то какая мощность будет прокачиваться через конденсатор? Какой конденсатор надо тогда поставить?
    Зависит ли эта мощность от частоты? 50 Гц или 400 Гц - разница есть?
    0
  14. Neo
    28 December 2018 11:42#31
    Цитата: Смайк

    Формула вполне правильная. Единственно то, что первоисточник решил 3183 округлить до 3200. 3183 получается если в расчетах вместо Пи использовать не 3,14 а все число полностью. Возьмите за основу формулу напряжения на конденсаторе Uc=Ic*Xc. Uc это не что иное как Uвх-Uвых. Xc=1/w*C=1/2*ПИ*f*C. Все переменные в СИ. И если вы приведете эту формулу для вычисления емкости в МИКРОФАРАДАХ, а не фарадах как это изначально предусмотрено, то вы получите коэффициент 3183 или 3200.
    С уважением ко всем участникам этого замечательного сообщества!
    +2
  15. Алекс
    10 April 2019 20:53#32
    От сети 220 в через спираль на 75 ватт, 670 ом подключён моторчик в термопоте на 12-36в. шунтирован диодом 3 а. 600 в. я хотел бы отказаться от подогрева так как спираль перегорела и поставить конденсатор для работы подачи воды. как определить ёмкость ?

    How to calculate the capacitance of a capacitive dropper for a simple power supply
     Вот схема где надо обойти спираль и поставить кондёр для работы помпы.
    +1
    1. 6 May 2019 01:21#33
      Что-то мне подсказывает, что вряд ли получится, в любом случае надо знать ток потребления помпы 
      +3
  16. Андрей
    17 April 2019 14:45#34
    Здравствуйте!
    А подскажите, пожалуйста, если я хочу подключить светодиодную ленту, например, марки 5050 на 12В, которая режется минимум по 3 светодиода. Количество светодтодом, допустим 78 штук. Под корнем получается отрицательное число. Как правильно тогда считать? По первой формуле?
    +1
    1. 6 May 2019 01:23#35
      Придется сначала переподключить светодиоды последовательно, получится 78\3=26 кусочков по 12 Вольт.
      26х12=312 Вольт.

      я бы наверное поставил просто блок питания, либо как вариант - сделать на 26 кусочков по 3, а 2 по 13 включенных параллельно.
      0
      1. A.V.
        10 June 2019 16:59#36
        В этом случае можно без гасящего конденсатора. Диодный мост на напряжение  400 В , электролитический конденсатор после моста на 450 В. Перед мостом - дроссель от компьютерного блока питания для ограничения броска тока при включении. Количество цепочек светодиодов можно взять 27 или 28 - напряжение на каждую цепочку будет меньше 12 В - меньше нагрев светодиодов.
        С уважением.
        0
  17. Зануда
    14 June 2019 14:56#37
    Здравствуйте.
    Откуда на первой картинке 12-18Вольт на верхнем выводе?
    По второму расчету правильно ли я понял что на выходе диодного моста должно получиться 48В при данном конденсаторе?
    Использовать супрессор вместо стабилитрона по-моему плохая затея)
    Параллельно выходному электролиту я бы еще воткнул керамику на 0.1мкф.
    0
  18. Алексашка
    23 July 2019 17:05#38
    Спасибо Вам за статью, доходчиво и ясно! =)
    Хочется только возразить насчёт рекомендуемого конденсатора (который MEX-X2). Работал я когда-то на производстве электросчётчиков, так такие конденсаторы мы мешками меняли на счётчиках, вернувшихся по гарантии, у всех со временем падала ёмкость. Такие и ещё какие-то, тип уже не помню. И дело не в какой-то бракованной партии, тип X2 вообще предназначен для подавления помех. А вот старые добрые синие К73-17 очень даже хорошо себя зарекомендовали в такой роли.

    Спасибо Вам за статью, доходчиво и ясно! =)
    Хочется только возразить насчёт рекомендуемого конденсатора (который MEX-X2). Работал я когда-то на производстве электросчётчиков, так такие конденсаторы мы мешками меняли на счётчиках, вернувшихся по гарантии, у всех со временем падала ёмкость. Такие и ещё какие-то, тип уже не помню. И дело не в какой-то бракованной партии, тип X2 вообще предназначен для подавления помех. А вот старые добрые синие К73-17 очень даже хорошо себя зарекомендовали в такой роли.
    0
    1. 26 July 2019 01:41#39
      Вообще конденсаторы Х типа вполне могут использоваться в качестве гасящих, суть то та же, в обоих случаях конденсатор стоит параллельно сети, только в случае гасящего последовательно с ним есть еще элементы. 
      +2
  19. Александр
    14 August 2019 22:04#40
    БРЕД. Либо сгорит, либо даст недостаточный ток.
    -1
    1. 20 August 2019 02:37#41
      Это Вы о чем конкретно?
      +2
  20. Astron
    4 September 2019 17:48#42
    Никаких супрессоров! Они рассчитаны на большой ток, но только импульсный, при постоянном воздействии быстро вырабатывают ресурс и выходят из строя! Только стабилитрон. А вообще, на сайте изиэлектроникс есть наиболее полная статья по конденсаторному питанию с формулами и подробными обьяснениями, лучше в рунете пока не встречал.
    0
    1. 7 September 2019 03:40#43
      Где написано что они не рассчитаны на постоянную работу как стабилитрон?
      +1
  21. Валерий
    7 November 2019 23:08#44
    Собираюсь сделать похожий блочёк на 130 Вольт со стабилитроном КС630А для светильника. На входе думаю поставить филтр помех от компа или телека.
    0
  22. 27 December 2019 11:25#45
    Давненько уже пользуюсь эмпирической формулой: 70 мА потребляемого тока соответствует 1 мкФ емкости гасящего конденсатора (для U вых до 27В), для выходного напряжения выше 30В лучше вычислять по полной формуле.
    +2
  23. 19 January 2020 20:09#46
    https://meanders.ru/c_vmesto_r.shtml
    Вот тут расписано всё по максимуму, без взятых неизвестно откуда констант и с примерами.
    X1/X2 конденсаторы только не надо в таком включении использовать. Заметил что спустя время они очень часто теряют емкость. Иногда почти в ноль. Ничего ужасного не будет, ток просто упадет, но намного проще использовать другие типы без подобных проблем. Типа как красные с первого фото или синие аналогичной формы "рулон в подушке".
    +1
    1. 20 January 2020 16:47#47
      А эти X1/X2 конденсаторы были в термоусадке ? Под "низ" конденсаторов смотрели ?
       Часто производители БП, стали прямо на выводы этих конденсаторов, под "низ", паять резисторы от 680кОм и больше (1-2 МОм, для разрядки).  На компьютерных БП, эти X1/X2 конденсаторы часто в термоусадке (их лепят на входной разъём). Люди начинают проверять его ёмкость - а там по нулям.
      А про резистор на этих конденсаторах, даже и не подозревают/ не смотрят. Соответственно, сразу мнение, что эти X1/X2 конденсаторы это просто хлам. Потом снимали термоусадку, или просто видели, что там (снизу) резистор напаян на выводы.
      -2
  24. Никакого броска тока при включении не будет. Конденсатор тупо не пропустит больше положенного. Ипри выключении его разрядит резистор.
    Теперь о формуле. Зачем так сложно? 70мА на 1мкФ и всё.
    0

Discuss on the forumHave a question or some experience to share? Discuss the article with the author and readers: the forum is a convenient place to share schematics and photos.
Go to the forum

Only registered readers can comment. It takes a minute to sign up, and you can log in with the same account you use on the forum.

Log inRegister