稳压器的类型

在本教程中，我们将学习系统设计中最重要的组件之一:电压调节器。它们是一个系统的基本部分，或者说是系统的电源部分。我们将学习电压稳压器，什么是不同类型的电压稳压器，工作原理的一些重要的电压稳压器。

电源的作用

在深入了解电压调整器和不同类型的电压调整器的细节之前，我们将首先看一下电源在系统设计中的重要性。

以任何一种功能系统为例:电子手表、现代智能手机或笔记本电脑。你认为最大的整体是什么?它是电源。

电源的作用是为系统提供可靠，一致，可重复的功率。在电子设备的背景下，电源必须提供恒定，稳定和稳压的功率，以适当地操作电路。

那么，电源来源是什么？

电源的两种主要来源是:1。交流电源从我们的电源插座和2。直流电源来自电池。

注意:上面的列表是根据现成的能源和能源。

即使电力供应是现成的，它还没有“系统准备好”。这是什么意思?让我们以计算机系统为例来理解这一点。

通常，计算机系统或计算机系统的电子设备需要调节的直流电压。CPU工作在1.2V至1.8V DC（取决于CPU），USB端口在5V DC工作，机械硬盘驱动器需要5V和12V DC等。

如果电压高于或低于所要求的电压值，器件可能无法工作，或者在最坏的情况下，器件可能损坏而无法修复。因此，将电压“调节”到可接受的范围是重要的。

这是电压调节器进入图片的地方。源可以是来自电池的电源出口或直流电源的交流电源，任何电子系统的要求都是相同的：调节的直流电压。

电压调节器

电压调整器是一种设备或电路，负责提供稳定的直流电压到电子负载。下面的图片显示了一个典型的电源与电压调节器。

如前所述，直流电源的工作是从市电插座(通常，240V @ 50Hz)，并将其转换为稳定的直流输出。在这个过程中，来自市电的交流电压首先通过整流电路进行整流，产生脉动直流电压。

然后对这种脉动直流进行滤波，产生一个相对平稳的电压。最后，一个电压调节器产生一个恒定的输出电压。

电压调节器的组成部分

一般来说，电源的稳压级通常由三部分组成:

• 反馈电路
• 稳定的参考电压
• 通元件控制电路

电压调节过程很简单。反馈电路有助于感测输出直流电压的变化。根据反馈和参考电压，然后制造控制信号以驱动通过元件以补偿变化。

讲述通过元件，它是一种类似于PN结二极管，BJT晶体管或MOSFET的固态半导体器件。现在，输出D电压几乎保持恒定。

不同类型的电压调节器

可以使用离散分量电路或IC来实现电压调节器。无论实现如何，电压调节器都可以分为两种类型：

• 线性稳压器
• 开关稳压器

考虑上述讨论电压调节器的组件及其基本功能，让我们假设电压调节电路中的通电元件是晶体管。

这个晶体管既可以在有源区域工作，也可以作为开关来调节输出电压。如果晶体管在电压调节过程中处于有源区域或欧姆区域或线性区域，则该调节器称为线性稳压器。

当晶体管工作在截止状态和饱和状态，即在断开状态和饱和状态之间切换时，该调节器称为开关稳压器。

现在，让我们潜入这两个电压调节器，并仔细看看他们的工作和类型。

线性稳压器

原形式的稳压器在调节电源是线性电压稳压器。在线性稳压器中，有源通元件(通常是BJT或MOSFET)的可变电导率负责调节输出电压。

当负载连接时，输入或负载的变化将导致通过晶体管的电流变化，从而使输出保持不变。为了使晶体管能够改变其电流(BJT情况下的集电极-发射极电流)，它必须工作在有源或欧姆区域(也称为线性区域)。

在这个过程中，线性稳压器浪费了大量的功率，因为净电压，即输入和输出之间的差在晶体管中下降，并作为热量耗散。

通常，线性稳压器分为五类。它们是:

• 积极调整监管机构
• 负调节监管机构
• 固定输出监管机构
• 跟踪监管机构
• 浮动的监管机构

正不调节线性电压调节器的示例是着名的LM317稳压器IC。LM317的输出电压可在1.2V和37V之间进行调整。

到固定输出线性稳压器，著名的78XX系列稳压器ic就属于这一类。7805是一种常用的5V输出的固定稳压器。

线性稳压器的优点

线性稳压器的优点如下:

• 线性稳压器的实现是非常简单的，他们很容易使用。
• 尽管功率耗散，线性稳压器在过流保护和热保护方面是稳健的。
• 可调节电压调节器需要极少的外部部件来实现其操作。固定电压调节器几乎不需要外部组件（可以是几个旁路电容器）。
• 在低成本，您有一个广泛的电压和电流选择。

线性稳压器的缺点

线性稳压器的缺点如下:

• 通常，线性电压调节器仅限于即，输出电压始终小于输入电压。
• 当从交流电源运行时，需要一个降压变压器将电压带到一个可操作的水平。因此，它们通常体积庞大。
• 由于通过将过量的功率作为热量散热来完成调节，因此它们往往变得极热，并且使用散热器是不可避免的。
• 此外，线性稳压器的效率通常非常低，在20%到60%之间。

此外，线性稳压器再次根据负载连接方式进行分类。它们是:

• 系列稳压器
• 并联稳压器

现在让我们简要介绍这两种类型的线性电压调节器。

系列稳压器

在线性电压调节器中，如果是主动通路I.E.例如晶体管，则与负载串联连接，然后称为串联电压调节器。

下面的电路显示了一个典型的线性串联稳压器。

在这个电路中，稳压器的输出电压通过分压器网络R1和R2来感知。这个电压与参考电压V比较_裁判。由此产生的误差信号将控制通型晶体管的传导。

因此，晶体管上的电压是变化的，而负载上的输出电压基本上保持不变。

一种串联电压调节器是齐纳二极管电压调节器，可在负载上保持恒定电压。

这种类型的电压调节器可以减少电源中的纹波，提高调节。但由于非零齐纳电阻，效率低。这可以通过限制齐纳电流来改善。

并联稳压器

分流式电压调整器与串联式电压调整器不同。如果通过晶体管在线性稳压器是并联连接到负载，那么稳压器被称为分流稳压器。

此外，还有一个与负载串联的限压电阻。下图是一个典型的并联稳压器。

在这个电路中，晶体管的传导是基于反馈和参考电压来控制的，这样通过串联电阻的电流保持恒定。当通过晶体管的电流发生变化时，负载上的电压基本上保持不变。

当与串联调节器相比，分流调节器的效率稍低，但有一个更简单的实现。

开关稳压器

在线性电压调节器中，串联稳压器和分流调节器，主动通路I.。晶体管在其线性区域中操作。通过改变晶体管的导通，输出电压保持在理想的水平。

相比之下，开关稳压器的操作与线性稳压器略有不同，在这个意义上，通过晶体管作为一个开关，即它要么保持在关断状态(截止区)或在on状态(饱和区)。

通过调整通型晶体管的通断时间，输出电压保持恒定值。

一个典型的开关电源框图如下所示。

事实上，有一个单独的教程开关模式电源或SMPS与工作，类型和他们的操作以及。欲了解更多信息，请阅读“开关模式电源“。

开关稳压器的优点

• 开关电源或开关电压调节器的主要优点是效率。通常，可以实现更好的设计效率，可实现高达95％的。
• 由于晶体管在ON和OFF状态之间振荡，并且它停留在有源区域的时间非常少，功率浪费非常少。
• 输出电压可以比输入电压更高或更小。
• 不需要降压或升压变压器，但需要一个微小的高频开关变压器。

开关稳压器的缺点

• 开关电源的设计是非常复杂的。
• 由于晶体管的频繁开关而导致晶体管的电流，存在较高的干扰和噪声。

根据电路的设计，开关稳压器可以分为两种拓扑结构。

• 非孤立的转换器
• 隔离转换器

在非隔离转换器中，同样有几种类型，但最重要的是:

• 降压稳压器(降压变换器)
• 升压电压稳压器（升压转换器）
• Buck / Boost变换器

在孤立的转换器中，基本上有两个重要类型。它们是:

• 回程转换器
• 向前转换器

所有这些类型都将在开关模式电源主题中进行讨论。因此，请参考该文档以获得更多信息。

下载电压调节器（降压转换器）

在降压稳压器或降压变换器中，输出电压小于输入电压。下图显示了一个典型的降压转换器。

升压电压稳压器（升压转换器）

与Buck变换器相比，Boost变换器或升压稳压器提供的输出电压高于输入电压。

下图显示了一个典型的升压转换器。

还有许多其他的开关电压调节器拓扑结构，如连续、断续、半桥、全桥等。