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穩(wěn)壓器,顧名思義,就是使輸出電壓穩(wěn)定的設備。所有的穩(wěn)壓器,都利用了相同的技術實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定輸出電壓通過連接到誤差放大器(ErrorAmplifier)反相輸入端(Inverting Input)的分壓電阻(Resistive Divider)采樣(Sampled),誤差放大器的同相輸入端(Non-inverting Input)連接到一個參考電壓Vref。參考電壓由IC內(nèi)部的帶隙參考源(Bandgap Reference)產(chǎn)生。誤差放大器總是試圖迫使其兩端輸入相等。為此,它提供負載電流以保證輸出電壓穩(wěn)定。
根據(jù)調整管的工作狀態(tài),我們常把穩(wěn)壓電源分成兩類:線性穩(wěn)壓電源和開關穩(wěn)壓電源。此外,還有一種使用穩(wěn)壓管的小電源。
LDO(低壓降)穩(wěn)壓器
LDO是一種線性穩(wěn)壓器,(VoltageRegulators/Stabilizers)。線性穩(wěn)壓器,使用在其線性區(qū)域內(nèi)運行的晶體管或FET,從應用的輸入電壓中減去超額的電壓,產(chǎn)生經(jīng)過調節(jié)的輸出電壓。所謂壓降電壓,是指穩(wěn)壓器,將輸出電壓維持在其額定值上下100mV之內(nèi)所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的LDO(低壓降)穩(wěn)壓器,通常使用功率晶體管(也稱為傳遞設備)作為PNP。這種晶體管允許飽和,所以穩(wěn)壓器,可以有一個非常低的壓降電壓,通常為200mV左右;與之相比,使用NPN復合電源晶體管的傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器,的壓降為2V左右。負輸出LDO使用NPN作為它的傳遞設備,其運行模式與正輸出LDO的PNP設備類似。更新的發(fā)展使用CMOS功率晶體管,它能夠提供最低的壓降電壓。使用CMOS,通過穩(wěn)壓器,的唯一電壓壓降是電源設備負載電流的ON電阻造成的。如果負載較小,這種方式產(chǎn)生的壓降只有幾十毫伏。
開關穩(wěn)壓器
開關穩(wěn)壓器,使用輸出級,重復切換“開”和“關”狀態(tài),與能量存貯部件(電容器和感應器)一起產(chǎn)生輸出電壓。它的調整是通過根據(jù)輸出電壓的反饋樣本來調整切換定時來實現(xiàn)的。在固定頻率的穩(wěn)壓器,中,通過調節(jié)開關電壓的脈沖寬度來調節(jié)切換定時?這就是所謂的PWM控制。在門控振蕩器或脈沖模式穩(wěn)壓器中,開關脈沖的寬度和頻率保持恒定,但是,輸出開關的“開”或“關”由反饋控制。根據(jù)開關和能量存貯部件的排列,產(chǎn)生的輸出電壓可以大于或小于輸入電壓,并且可以用一個穩(wěn)壓器產(chǎn)生多個輸出電壓。在大多數(shù)情況下,在同樣的輸入電壓和輸出電壓要求下,脈沖(降壓)開關穩(wěn)壓器比線性穩(wěn)壓器轉換電源的效率更高。
線性穩(wěn)壓器與開關穩(wěn)壓器的比較
線性電壓穩(wěn)壓器的優(yōu)點:簡單輸出紋波電壓低出色的line和負載穩(wěn)壓;對負載和line的變化響應迅速;電磁干擾(EMI)低。
缺點:效率低;如果需要冷卻設備,則要求較大的空間
開關電壓穩(wěn)壓器的優(yōu)點:能夠處理較高的電源密度;效率高(降低了冷卻所需的源電源需求);拓撲學結果可用于傳遞單個或多個輸出電壓,大于或小于生成的輸出電壓。
缺點:瞬時恢復時間較慢;輸出紋波電壓高;產(chǎn)生電磁干擾(EMI)
開關電容式轉換器
一個典型的開關電容式轉換器包括四個大型MOS開關,其開關順序為典型的開關、加倍或減半輸入電源電壓。能量的傳遞與存貯由外部電容器提供。在開關周期的第一部分,輸入電壓作用于一個電容器(C1)。在開關周期的第二部分,電荷從C1傳送到第二個電容器C2上。
最傳統(tǒng)的開關電容式轉換器的構造是一個反用換流器,其中C2具有一個接地正端,其負端傳