穩壓器類型及工作和應用

穩壓器是電源設備的一部分，可在所有操作條件下確保穩定、連續的電壓供應。在功率變化和負載差異期間，它可以將交流電壓轉換為穩定的交流電壓，把不波動不穩定的電壓轉換為穩定的電壓輸出。

一、什么是穩壓器：

電子設備的電源單元將輸入功率轉換為所需的形式（AC-DC 或 DC-AC）和所需的電壓/電流特性。穩壓器是電源設備的一部分，可在所有操作條件下確保穩定、連續的電壓供應。在功率變化和負載差異期間，它控制電壓。除了直流電壓，它還將控制交流電。通常，電壓調節器采用較高的輸入電壓并釋放更穩定的較低輸出電壓。它們的次要用途也是保護電路免受潛在的損壞/煎炸電壓浪涌。兩種電氣儀器，即電壓和電流，都被指定在固定的額定功率下工作。盡管電流使用是動態的并且取決于設備的負載，但是為了設備的正確操作，電壓供應是設定的并且最好是恒定的。電壓調節器的職責是保持系統所需的最佳電壓。它們都為您的筆記本電腦、壁式適配器和咖啡機配備了穩壓器。

二、穩壓器工作原理：

穩壓器是一種電路，無論輸入電壓或負載條件如何變化，它都能產生并保持定義的輸出電壓。由交流發電機供電的汽車電池、為您提供所需能源的房屋插頭、每天每時每刻都在手邊的手機，所有這些都需要特定的電壓才能運行。從 ±2V 跳躍的波動輸出將觸發您的充電設備運行效率低下，甚至可能造成傷害。導致電壓波動的原因有很多：電網狀態、關閉和打開其他設備、一天中的時間、環境影響等。加入電壓調節器，因為需要穩定、連續電壓。電壓調節器(VR) 在與電源的其他電氣元件一致的范圍內調節電壓。雖然穩壓器更普遍地用于轉換 DC/DC 電源，但有些穩壓器也可以轉換 AC/AC 或 AC/DC 電源。DC/DC 穩壓器將成為本報告的主題。

三、穩壓器的種類：

電子低壓系統中使用的穩壓器通常是集成電路。配電中心使用更現代和機械范圍更廣的電壓調節器，向住宅和工業客戶提供交流電，以保持額定 220 V（中國家庭標準）電壓，而不受該地區的消費需求影響。電壓調節器可用于集成電路、機電系統或固態自動調節器，具體取決于物理配置。線性穩壓器和開關穩壓器是有源穩壓器最通用的分類（使用晶體管或運算放大器等放大器組件）。

通常封裝為 IC 的基于晶體管的簡單系統是線性穩壓器。為了根據參考電壓調節輸出電壓，其內部電路使用差分放大器。線性電壓調節器可以應用設定輸出或可調控制。目前，它們要求輸入電流等于輸出電流。

四、穩壓IC的基本參數：

輸入電壓、輸出電壓和輸出電流是使用穩壓器時要記住的一些基本參數。為了確定哪種 VR 拓撲與消費者的 IC 一致，需要使用這些參數。根據應用，其他參數可能很重要，包括靜態電流、開關頻率、熱阻和反饋電壓。當在輕負載或待機模式下優先考慮輸出時，靜態電流至關重要。通過將開關頻率作為一個參數，最大化開關頻率有助于更小的器件解決方案。

此外，熱阻對于從單元中提取熱量并將其散發到整個系統中非常重要。如果控制器中使用了內部 MOSFET，那么所有損耗（傳導損耗和動態損耗）都會消散到封裝中，因此在確定最佳 IC 溫度時必須將其考慮在內。

另一個需要分析的重要參數是反饋電壓，因為它定義了穩壓器將適應的最低輸出電壓。看電壓比較參數是正常的。這限制了較低的輸出電壓，其特性會影響輸出電壓控制的準確性。

五、穩壓器的應用：

要為需要兩種電壓的傳感器、運算放大器和其他電子模塊供電，可以一起使用正電壓調節器和負電壓調節器。電路中最重要的元件之一是電壓調節器。對于其安全可靠的運行，他們是有責任的。極高電壓調節器在工業環境中在具有高額定功率的重型設備上使用大電流電路。

六、穩壓器的局限性：

線性穩壓器的主要缺點之一是它們可能不可靠，因為在某些使用情況下它們會消耗大量電力。線性穩壓器的電壓降等于通過電阻器的電壓降。例如，端子之間有 2V 壓降，輸入電壓為 5V，輸出電壓為 3V，性能被限制在 3V/5V（60%）。對于較低 VIN/VOUT 差分的應用，這意味著線性穩壓器更適合。由于使用更大的輸入電壓會導致高功耗，從而導致器件過熱和損壞，因此務必記住使用中的線性穩壓器的近似功耗。與通常提供升壓（升壓）和降壓-升壓轉換的開關穩壓器相比，線性穩壓器的另一個缺點是它們只能進行降壓（降壓）轉換。開關穩壓器效率很高，但一些限制包括它們通常不如線性穩壓器具有成本效益、尺寸更大、更復雜，并且如果它們的外部元件選擇不當，它們可能會產生更多的噪聲。對于特定應用，噪聲可能非常關鍵，因為噪聲會影響電路的運行和效率，以及 EMI 性能。

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