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穩(wěn)壓器的類型有哪些?穩(wěn)壓器的工作原理

更新時間: 2021-11-04
閱讀量:3403

穩(wěn)壓器是一種電路,無論輸入電壓和負(fù)載條件如何變化,它都能產(chǎn)生并保持固定的輸出電壓,從而使電源保持在與其他組件兼容的范圍內(nèi)。

電壓調(diào)節(jié)器是具有前饋的設(shè)計,使得使用負(fù)反饋控制環(huán)的一個非常簡單的設(shè)備。當(dāng)需要穩(wěn)定可靠的電壓時,穩(wěn)壓器是首選設(shè)備。它用于生成一個固定的輸出電壓,盡管輸入電壓和負(fù)載條件都發(fā)生了變化,但該電壓仍保持不變。通過這樣做,它可以保護(hù)其他組件免受電壓尖峰可能造成的損壞。

電壓調(diào)節(jié)器有兩種主要類型:線性和開關(guān),每種都有自己的子類型,用于各種應(yīng)用。

一、線性穩(wěn)壓器

有兩種類型的線性穩(wěn)壓器:串聯(lián)和并聯(lián)。線性穩(wěn)壓器充當(dāng)分壓器。穩(wěn)壓器的電阻隨著負(fù)載的變化而變化,從而產(chǎn)生恒定的輸出電壓。

線性穩(wěn)壓器使用有源通路器件,例如由高增益運(yùn)算放大器控制的MOSFET或 BJT 。為了保持恒定的輸出電壓,線性穩(wěn)壓器通過將內(nèi)部電壓與采樣輸出電壓進(jìn)行比較,然后將誤差驅(qū)動為零來調(diào)整傳輸器件電阻。

雖然線性穩(wěn)壓器對負(fù)載或線路變化具有快速響應(yīng)時間、低電磁干擾、低噪聲和低輸出紋波電壓,但它們的效率相對較低,占用大量空間,并且需要使用散熱器. 此外,輸入端以上的電壓不能增加。

為了工作,線性穩(wěn)壓器只需要一個輸入和輸出電容器。這使得它們簡單、可靠且非常適合設(shè)計工程師使用。

線性穩(wěn)壓器通常用于對成本和噪聲敏感、低電流或受空間限制的應(yīng)用中。示例包括無法容納大包裝的消費(fèi)電子產(chǎn)品和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

二、開關(guān)穩(wěn)壓器

相比之下,開關(guān)穩(wěn)壓器通常更復(fù)雜,需要選擇外部組件值、調(diào)整控制回路以及更仔細(xì)的設(shè)計和電路布局。

開關(guān)穩(wěn)壓器可以是降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器,也可以是兩者的組合。這使得它們比線性穩(wěn)壓器更加通用,并且使它們固有地適用于更廣泛的應(yīng)用。

開關(guān)穩(wěn)壓器效率高,提供更好的熱性能,并且可以支持更高的電流。根據(jù)應(yīng)用要求,開關(guān)穩(wěn)壓器可實現(xiàn)高達(dá) 95% 的效率水平。然而,與線性穩(wěn)壓器不同的是,開關(guān)穩(wěn)壓器可能需要額外的外部元件,例如電感器或反饋電阻器,這使得它們從設(shè)計角度來看更具挑戰(zhàn)性,并且集成成本通常更高。

開關(guān)穩(wěn)壓器通常用于效率和性能驅(qū)動設(shè)計的應(yīng)用中。示例包括工業(yè)、企業(yè)和汽車應(yīng)用。

三、穩(wěn)壓器限制

線性穩(wěn)壓器的最大缺點之一是,由于某些應(yīng)用中的大量功耗,它們可能效率低下。線性穩(wěn)壓器的壓降與電阻器兩端的壓降相當(dāng),因此它們更適合具有較低 VIN/VOUT 差分的應(yīng)用。

在考慮線性穩(wěn)壓器時,設(shè)計工程師預(yù)測功耗以避免過熱和組件損壞的情況非常重要。同樣重要的是要記住,線性穩(wěn)壓器只能進(jìn)行降壓轉(zhuǎn)換。

雖然開關(guān)穩(wěn)壓器效率很高,但這使得它們的成本效益不如線性穩(wěn)壓器。這是因為它們更大、更復(fù)雜,并且如果使用錯誤的外部組件會產(chǎn)生更多噪音,這本身會導(dǎo)致使用更多的物料。噪聲是任何給定應(yīng)用的重要考慮因素,因為這會對電路操作和性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

以上就是英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師分享的“穩(wěn)壓器的類型有哪些?穩(wěn)壓器的工作原理”。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計與開發(fā),提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)。

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