穩壓器_穩壓器的工作原理及類別

穩壓器產生一個預設幅度的固定輸出電壓，無論其輸入電壓或負載條件如何變化，該電壓都保持恒定輸出供設備工作使用。目前穩壓器從穩壓原理上大致可分為兩種類型：線性和開關。

線性穩壓器采用由高增益差分放大器控制的有源（BJT或MOSFET）傳輸器件（串聯或并聯）。它將輸出電壓與精確的參考電壓進行比較，并調整通過器件以保持恒定的輸出電壓。

開關穩壓器將直流輸入電壓轉換為施加到功率MOSFET或BJT開關的開關電壓。濾波后的電源開關輸出電壓被反饋到控制電源開關時間的電路，這樣無論輸入電壓或負載電流如何變化，輸出電壓都保持恒定。

一、開關穩壓器的拓撲結構：

常見的拓撲有三種：buck（降壓）、boost（升壓）和buck-boost（升壓/降壓）。其他拓撲包括反激、SEPIC、Cuk、推挽、正激、全橋和半橋拓撲。

二、開關頻率對穩壓器的影響設計：

更高的開關頻率意味著穩壓器可以使用更小的電感器和電容器。這也意味著電路中更高的開關損耗和更大的噪聲。

三、開關穩壓器產生的損耗：

損耗是由于開啟和關閉MOSFET所需的功率造成的，這與MOSFET的柵極驅動器相關。此外，MOSFET功率損耗的發生是因為從導通狀態切換到非導通狀態需要有限的時間。損耗也歸因于在閾值電壓和柵極電壓之間對MOSFET柵極的電容進行充電和放電所需的能量。

四、線性和開關穩壓器的常見應用：

對于給定的輸入和輸出電壓，線性穩壓器的功耗與其輸出電流成正比，因此典型效率可以為50%甚至更低。使用最佳組件，開關穩壓器可以實現90%范圍內的效率。然而，線性穩壓器的噪聲輸出遠低于具有相同輸出電壓和電流要求的開關穩壓器。通常，開關穩壓器可以驅動比線性穩壓器更高的電流負載。

五、開關穩壓器如何控制其輸出：

開關穩壓器需要一種方法來改變其輸出電壓以響應輸入和輸出電壓的變化。一種方法是使用PWM來控制相關電源開關的輸入，從而控制其開啟和關閉時間（占空比）。在操作中，穩壓器的濾波輸出電壓被反饋到PWM控制器以控制占空比。如果濾波后的輸出趨于變化，則應用于PWM控制器的反饋會改變占空比以保持恒定的輸出電壓。

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