7/13/2015 Calculating Capacitor Current in Transformerless Power Supplies | Homemade Circuit Projects

http://www.homemadecircuits.com/2015/01/calculatingcapacitorcurrentin.html 1/9

This site is dedicated to all electronic hobbyists and professionals. Find interesting DIY electronic circuits, havediscussions and also publish your own homemade circuit ideas.

Homemade Circuit Projects

Home Inverters Sinewave LED Circuits Emergency Light Circuits Remote Control Circuits Timer Circuits Cellphone Circuits

Transformerless Power Supply Solar Circuit Projects Battery Chargers Amplifier Circuits SMPS Driver Circuits Submit and Earn

Free Energy Circuits 555 Hobby Circuits Water level Circuits Forum Datasheets (BJT, Mosfet) Contact Disclaimer About Me

Privacy Policy

  Search

Monday, January 26, 2015

Posted by Swagatam Majumdar 

Calculating Capacitor Current in Transformerless PowerSupplies

+4   Recommend this on Google

You may have studied countless transformerless power supplies in this blog and in theweb, however calculating the crucial mains capacitor in such circuits has always remainedan issue for the many constructors.

Before we learn the formula for calculating and optimizing the mains capacitor in atransformerless power supply, it would be important to first summarize a standardtransformerless power supply design. 

The following diagram shows a classic transformerless power supply design:

Follow by Email

Email address... Submit

Please Share!

Be the first of your friends to like this

Homemade Circuits438 likes

Like Page Share

Join this sitewith Google Friend Connect

Members (771)  More »

Already a member? Sign in

You all are Awesome

7/13/2015 Calculating Capacitor Current in Transformerless Power Supplies | Homemade Circuit Projects

http://www.homemadecircuits.com/2015/01/calculatingcapacitorcurrentin.html 2/9

Referring to the diagram, the various components involved are assigned with the followingspecific functions:

C1 is the nonopolar high voltage capacitor which is introduced for dropping the lethalmains current to the desired limits as per the load specification. This component thusbecomes extremely crucial due to the assigned mains current limiting function.

D1 to D4 are configured as a bridge rectifier network for rectifying the stepped down ACfrom C1, in order to make the output suitable to any intended DC load.

Z1 is positioned for stabilizing the output to the required safe voltage limits.

C2 is installed to filter out any ripple in the DC and to create a perfectly clean DC for theconnected load.

R2 may be optional but is recommended for tackling a switch ON surge from mains,although preferably this component must be replaced with a NTC thermistor.

In the entire transformerless design discussed above, C1 is the one crucial componentwhich must be dimensioned correctly so that the current output from it is optimizedoptimally as per the load specification.

Selecting a high value capacitor for a relatively smaller load may increase the risk ofexcessive surge current entering the load and damaging it sooner.

A properly calculated capacitor on the contrary ensures a controlled surge inrush andnominal dissipation maintaining adequate safety for the connected load.

The magnitude of current that may be optimally permissible through a transformerlesspower supply for a particular load may be calculated by using Ohm's law:

I = V/R

where I = current, V = Voltage, R = Resistance

However as we can see, in the above formula R is an odd parameter since we are dealingwith a capacitor as the current limiting member.

In order to crack this we need to derive a method which will translate the capacitor's currentlimiting value in terms of Ohms or resistance unit, so that the Ohm's law formula could besolved.

To do this we first find out the reactance of the capacitor which may be considered as theresistance equivalent of a resistor.

The formula for reactance is:

Xc = 1/2(pi) fC

where Xc = reactance,

198

AVR Tutorial  1

AVR Tutorial  2

AVR Tutorial  3

AVR Tutorial  4

AVR Tutorial  5

AVR Tutorial  6

AVR Tutorial  7

AVR Basic Tutorial

Arduino Basics1

Arduino Basics2

Arduino Basics3

Arduino Basics4

Arduino Basics5

Arduino Basics

PIC Basic Tutorial

3 phase (12)Alarm Circuits (30)Appliances (6)Audio Projects (19)Automation (3)Ballast (4)Battery Charger(59)Bicycle Projects (6)Bluetooth (3)Buck/Boost (15)Car Electronics(41)Cell PhoneProjects (15)Chaser/Flasher(13)Christmas Projects(8)Datasheets (33)Detectors Sensors(43)Emergency Light(14)Fence Charger (8)Fish Aquarium (5)Free EnergyDevices (20)Hobby Circuits(37)How it Works (2)IC 4017 (70)IC 4033 (2)IC 4043 (1)IC 4047 (10)IC 4060 (49)IC 555 (16)IC 741 (49)

Labels

7/13/2015 Calculating Capacitor Current in Transformerless Power Supplies | Homemade Circuit Projects

http://www.homemadecircuits.com/2015/01/calculatingcapacitorcurrentin.html 3/9

pi = 22/7

f = frequency

C = capacitor value in Farads

The result obtained from the above formula is in Ohms which can be directly substituted inour previously mentioned Ohm's law.

Let's solve an example for understanding the implementation of the above formulas:

Let's see how much current a 1uF capacitor can deliver to a particular load:

We have the following data in our hand:

pi = 22/7 = 3.14

f = 50 Hz (mains AC frequency)

and C= 1uF or 0.000001F

Solving the reactance equation using the above data gives:

Xc = 1 / (2 x 3.14 x 50 x 0.000001)

=  3184 ohms approximately  

Substituting this equivalent resistance value in our Ohm's law formula, we get:

R = V/I

or I = V/R 

Assuming V = 220V (since the capacitor is intended to work with the mains voltage.) 

We get:

I = 220/3184

= 0.069 amps or 69 mA approximately

Similarly other capacitors can be calculated for knowing their maximum current deliveringcapacity or rating. 

The above discussion comprehensively explains how a capacitor current may becalculated in any relevant circuit, particularly in transformerless capacitive power supplies.

PIC Tutorial 1

PIC Tutorial 2

PIC Tutorial  3

PIC Tutorial  4

PIC Tutorial  5

PIC Tutorial  6

PIC Tutorial  7

PIC Tutorial  8

PIC Tutorial  9

PIC Tutorial  10

PIC Tutorial  11

Indicator Circuits(49)Induction Heater(4)Infrared Projects(11)Inverter Projects(79)Laser (3)LED Driver (72)LM 317 (16)LM 338 (9)LM 567 (5)Meters (21)Microcontrollers(28)Motor Circuits (28)MotorcycleProjects (8)opamp (27)PIR (6)Power Supply (15)PWM (79)Relay (9)RelayChangeovers (13)Remote Controls(22)Sea Energy (2)smps (17)Solar Projects (56)Sport Projects (6)SurgeSuppressors (13)TemperatureController (7)Thermostat (9)Timer Projects(38)TL 494 (1)TransformerlessPower Supply (18)TransmitterCircuits (17)Triac Control (4)Tubelight (15)Tutorial (56)TV (2)UPS (8)USB (9)Voltage Doubler(3)Voltage Stabilizers(13)Water Sensors(35)Windmill (1)

Swagatam Majumdar Follow 2k

I am an electronic hobbyist,inventor, a freelance electroniccircuit designer, manufacturer. I

am also an avid publisher, I enjoy postingelectronic related articles in my website:http://www.homemadecircuits.com/  where theinterested viewers get the opportunity to readabout many innovative electronic circuit ideas,

About Me

7/13/2015 Calculating Capacitor Current in Transformerless Power Supplies | Homemade Circuit Projects

http://www.homemadecircuits.com/2015/01/calculatingcapacitorcurrentin.html 4/9

Zero Crossing ControlledSurge Free Transformerless

Power Supply

Voltage StabilizedTransformerless Power

Supply Circuit

12V, 5 AmpTransformerless BatteryCharger Circuit  SMPS

Based

More posts about Transformerless Power Supply

at Monday, January 26, 2015 Labels: Surge Suppressors, Transformerless Power Supply, Tutorial

Reactions:  good (0) interesting (1) cool (0)

Replies

Reply

27 comments:

Hz021 February 2, 2015 at 6:53 PM

GREAT!.. thank you Mr Swagatam Majumdar. :)

Reply

Swagatam Majumdar February 2, 2015 at 8:27 PM

you are welcome Hz!

kostas March 22, 2015 at 12:58 AM

Firstly  i would  like  to  thank you  for your schematic  it was really usefull and yourexplanation is great ! But i would like to make a question about the current. I did make the circuit and iused a 7805 also in the output and i did supply an other pic microcontroller circuitwith voltage. BUT i measured the current betwen the AC power and the C1 and itwas always AC 220mA (it's maximum because i use 3,3uFcap at 250V) and wheni measure the DC current after the 7805 it was draining only DC 47mA.Can you explain me what happens ? Because  if  leave  the device open  for  longtime the cap the diode bridge and the 7805 get hot.I  would  provide  you with  a  schematic  but  i  didn't  know  how  to  post  the Picturehere.Regards, Kostas.

Swagatam Majumdar March 22, 2015 at 6:53 PM

Thank you kostas!  If you ask me about your design I would suggest  that  it's notrecommended  and  is  dangerous  to  use  a  capacitive  power  supply  for  sensitivecircuits, I would advise you go for any smps adapter instead.

as for the current difference, the issue may be due to the zener diode or the 7805which  are  itself  draining  all  the  current  and  allowing  only  47mA  to  pass  to  thecircuit,  try  removing  the  zener  and  check,  or  you  may  want  to  try  a  transistorcommon collector stage instead of the zener and the IC for achieving the requiredregulation without dropping much current

(***)(impetuos)(***) February 17, 2015 at 12:01 AM

Hello Mr, I was reading your interesting post and I was wondering about the C1 value, I'mtrying  to  get  work  a  60led  string  (3,2V  150mA)  but  the  simulation  doesn't  work,  mycalculation is for 120V 60Hz and the C1 value is 3,3uF, also the C2 I use 15uf 250V but is

exclusively designed and developed by me.

View my complete profile

Swagatam Majumdar

2,053 have me in circles View all

Add to circles

Google+ Followers

►  2011 (110)

►  2012 (297)

►  2013 (209)

►  2014 (215)

▼  2015 (114)▼  January (24)

Reverse Forward Motor Timer Circuit forIncubator ...

High Power Industrial Mains SurgeSuppressor Explo...

Simple RGB LED Controller Circuit

Simple Industrial Delay Timer Circuits

Using High Watt LEDs with Arduino

Model Locomotive Infrared ControllerCircuit

Button Start Ignition Circuit

SMPS Circuit for LCD Monitors

Barcode Security Lock Circuit  Part1

Barcode Security Lock Circuit  Part2

Simple Water Flow Sensor/Meter Circuit

Calculating Capacitor Current inTransformerless P...

Temperature to Voltage Converter Circuit

Temperature Triggered DC Fan SpeedController Circ...

0 to 99 Digital Pulse Counter Circuit

Refrigerator Door Open Alarm Circuit

Cyclist's Safety Light Circuit

Simple Shadow Detector Circuit

Tuned Infrared (IR) Detector Circuit

Blinking 3 LEDs (R,G,B) Sequentially UsingArduino...

Car Battery Voltage Monitor Circuit

Logic Level Indicator Circuit

Set Reset Circuit using IC 555

4 LED Temperature Indicator Circuit

►  February (18)

►  March (13)

►  April (18)

Blog Archive

7/13/2015 Calculating Capacitor Current in Transformerless Power Supplies | Homemade Circuit Projects

http://www.homemadecircuits.com/2015/01/calculatingcapacitorcurrentin.html 5/9

Replies

Reply

Replies

Reply

not working  at  all,  I  have  a  severe wave  of  VDC  I mean  is  not  continue  , what  could  bewrong?  Also  I  tried  to  get  a  voltage  doubler  but  the  signal  on  VDC  is  the  same  as  yourcircuit simulation

Reply

Swagatam Majumdar February 17, 2015 at 10:54 AM

Hello Mr. here are the calculations:

Since the supply is 120V you will need to make two strings of 30 LEDs each andconnect them in parallel, each having a 22 ohm series resistor

Therefore the total current requirement would become 300mA.

As  per  the  calculations  a  1uF  caapcitor  at  60Hz/120V  would  produce  45mAcurrent, therefore for achieving 300mA we would need 300/45 = 6.66uF capacitor

For Z1 you may include a 120V zener diode or simply eliminate it.

C2 could be a 15uF/250V no issues.

vasudevan v May 27, 2015 at 11:02 PM

Swagatham Majumdar,If I need output 3 V DC or 6 V DC what value of C!, C2 , R1 and R2 to have in thecircuit. Pl explain 

RegardsVasudevan V

Swagatam Majumdar May 28, 2015 at 8:44 AM

Vasudevan,  voltage  can  be  controlled  only  by  using  zener  diodes  or  volatgeregulator ICs, C1 decides the current not the volatge, 1uF/400V will allow you toget around 70mA current.

R1  can  be  1M  it's  not  relevant  to  the  output,  R2  is  also  not  crucial  can  beremoved if the current specs of the output matches with the C1 max capacity.

An NTC or MOV is a must and should be considered.

Naresh Jain February 18, 2015 at 11:04 PM

sir please explain:Xc = 1/2 x 3.14 x 50 x 0.000001

=  3184 ohms approximatelyon solving above formula it is 0.0000785 not 3184

Reply

Swagatam Majumdar February 19, 2015 at 12:18 PM

Naresh,

the numerator 1 is for the entire denominator, calculate in the following manner:

1 / (2 x 3.14 x 50 x 0.000001)

Naresh Jain February 19, 2015 at 2:25 PM

Lot of thanks

Reply

►  May (18)

►  June (16)

►  July (7)

Search

Search This Blog

7/13/2015 Calculating Capacitor Current in Transformerless Power Supplies | Homemade Circuit Projects

http://www.homemadecircuits.com/2015/01/calculatingcapacitorcurrentin.html 6/9

Replies

Reply

Replies

Reply

Replies

Reply

Replies

manpreet singh February 25, 2015 at 4:50 PM

hello sir I am using the same ckt but driving 24 led in series C1 is 2.2uf or R1 is 470E butcap C1 get blast after few time can u help me

Reply

Swagatam Majumdar February 25, 2015 at 8:39 PM

hello manpreet, what's the wattage of the LEDs?

.....by the way the capacitor must be nonpolar and rated at 400V

manpreet singh February 26, 2015 at 10:42 AM

I am using .5 watt smd led and polyester film cap is 225j

Reply

Swagatam Majumdar February 26, 2015 at 6:18 PM

try a 1uF/400V PPC caapcitor

manpreet singh February 27, 2015 at 1:28 PM

Thank you sir but Iam using 5730 smd .5 watt led Forward Current is 150 mA and accordingto the above calculation 1uf/400V at 250V/50Hz able to provide 69 mA current.and the other issue I have LED heating to much for this I remove loading resistor and put 22ohm resistance in the series it work for 4 hrs.

Reply

Swagatam Majumdar February 27, 2015 at 5:04 PM

you may use 2.2uF capacitor but make sure its 400V rated and is nonpolar, andalso don't forget to put an NTC thermistor in series with the input of the capacitoras described here:

http://homemadecircuitsandschematics.blogspot.in/2013/02/usingntcresistorassurgesuppressor.html

R1 should be 1 Meg Ohm or any other higher value

manpreet singh February 27, 2015 at 5:56 PM

Thanks for ur respons sir 1 more think i want to know how to calculate the loading resistorvalue in the ckt.

Reply

Swagatam Majumdar February 28, 2015 at 5:04 PM

According to me you can use Ohm's law for this:

R = V/I, V = 330, and I = LED current

pradeep March 30, 2015 at 11:23 PM

sir is load resister and R2 are same ? if not how to calculate it ? how v=330 afterbridge rectifier ?

7/13/2015 Calculating Capacitor Current in Transformerless Power Supplies | Homemade Circuit Projects

http://www.homemadecircuits.com/2015/01/calculatingcapacitorcurrentin.html 7/9

Reply

Replies

Reply

Swagatam Majumdar March 31, 2015 at 3:12 PM

pradeep  the  load  resistance  is  not  crucial,  it  should  a  low  value  resistor  just  torestrict the switch ON surge.

the  peak  value  of  220V RMS  is  around  330V...after  rectification  the RMS  turnsinto peak value in the form of 330V DC

pradeep March 31, 2015 at 7:54 PM

thanks sir for reply,my basic knowledge about analog electronics is not so strong, i want to know thatif i will get 220V RMS value after C1, then what is purpose of C1. how and whereac voltage is dropping.

Swagatam Majumdar April 1, 2015 at 10:06 AM

the capacitor restricts  the 220V current  to a very small  level, when a  load whichhas voltage requirement much lower than 220V but current much higher than thecapacitor  output  is  connected,  then  the  load  acts  like  a  shunts  or  shorts  thecapacitor output until the 220V volts drops to the load voltage level.

Saqib Mehmood July 3, 2015 at 5:06 PM

Sir  as  I  know  that  c1  control  current  then  if  current  is  15  ma  and  my  out  putcurrent  requirement  is also 15ma then are u sure  that at  the out put we will get15ma

Swagatam Majumdar July 3, 2015 at 7:42 PM

yes that's a sure thing...the current control will be constant but during switch ON itcan increase in the form of a instantaneous spike.

shubham bansal July 7, 2015 at 2:20 PM

sir, can we simulate this circuit on multisim software?because i think, in this software the available capacitor is electrolytic capacitor.and we are using 105/440v PPC capacitor.if  we  cant  simulate  on multisim  software  so  please  guide me  on  which  software  we  cansimulate this circuit.and how can we calculate the value of voltage and current after the bridge rectifier.

Reply

Swagatam Majumdar July 7, 2015 at 6:06 PM

Hi  Shubam,  I  never  use  simulators  so  I  won't  be  able  to  suggest  much  aboutthese softwares.

the voltage after the bridge is solely determined by the zener rating, if you removethe zener it will jump to 330V DC, although the meter would show the reading thatcould be equal  to  the  filter capacitor's voltage  rating.... but  that would mean  thecapacitor  being  subjected  to  a  significant  electrical  stress....so  the  zener  is  acrucial part for controlling the output voltage to the required levels

7/13/2015 Calculating Capacitor Current in Transformerless Power Supplies | Homemade Circuit Projects

http://www.homemadecircuits.com/2015/01/calculatingcapacitorcurrentin.html 8/9

Newer Post Older PostHome

Subscribe to: Post Comments (Atom)

Enter your comment...

Comment as:  Google Account

Publish   Preview

Readers are requested not to include external links while commenting. For consulting a diagram,upload it on Google Drive and provide the link here.

Readers are advised to proceed with the construction of the presented circuits only afterunderstanding the concepts from the core. Not adhering to this can lead to failures andfrustrations.

Copyright © Swagatam Innovations. All rights reserved

Simple Hobby Electronic CircuitsA few of the interesting and useful hobby electronic circuit diagrams alreadypublished in this blog have been selected and compiled here f...

Making a Simple Inverter CircuitThis super simple design of an inverter circuit does not limit it in any way fromproviding a high output power and an efficiency of a good...

How to Make a Simplest, Compact 1 Watt LED Driver Circuit at 220V/110V MainsVoltageWhite LEDs are the lighting solutions of the future, simply because these devicescan be lit brightly at relatively negligible power consum...

Simple LED Emergency Light CircuitThe article describes a very simple homemade emergency light circuit that can beused during power failures and outdoors where any other so...

50 Watt Small Inverter Circuit – A school Science Exhibition projectA 50 watt inverter might look quite trivial, but it can serve some useful purposes toyou. When outdoors, this small power house can be us...

How to Make a Solar Inverter CircuitSolar power is abundantly available to us and is free to use, moreover it’s anunlimited, unending natural source of energy, easily accessi...

Make a Remote Controlled Toy Car CircuitThe market may be full of these hiend remote controlled toy cars, but for ahobbyists making one at home can be entirely a different exper...

Understanding Registers: PIC Tutorial  1

How to Build an Automatic 6 volt, 12 volt, 24 volt Lead Acid Battery Charger CircuitA simple yet accurate automatic, regulated 6/12/24 volt lead acid battery charger circuit is

Popular Posts

7/13/2015 Calculating Capacitor Current in Transformerless Power Supplies | Homemade Circuit Projects

http://www.homemadecircuits.com/2015/01/calculatingcapacitorcurrentin.html 9/9

explained in this article. The circuit switch...

Pure Sine Wave Inverter, Using IC 555The proposed circuit generates accurately spaced PWM pulses which imitates asine wave very closely and thus can be considered as good as i...

Copyright © Swagatam Innovations. All rights reserved

FB

Simple template. Powered by Blogger.