不同类型稳压器的工作原理

　　在电源中，稳压器起着关键作用。所以在讨论稳压器之前，我们必须知道电源在设计系统时的作用是什么？例如，在智能手机、手表、计算机或笔记本电脑等任何工作系统中，电源是猫头鹰系统工作的重要组成部分，因为它为系统的内部组件提供一致、可靠和持续的供电。在电子设备中，电源提供稳定且经过调节的电源以使电路正常工作。电源有两种类型，从电源插座获取的交流电源和从电池获取的直流电源。因此，本文讨论了不同类型的电压调节器及其工作的概述。

　　什么是稳压器？

　　电压调节器用于调节电压电平。当需要稳定、可靠的电压时，稳压器是首选设备。它生成一个固定的输出电压，该电压在输入电压或负载条件的任何变化下保持恒定。它充当保护组件免受损坏的缓冲器。稳压器是一种具有简单前馈设计的设备，它使用负反馈控制回路。

　　稳压器

　　稳压器主要有两类：线性稳压器和开关稳压器；这些用于更广泛的应用。线性稳压器是最简单的稳压器类型。它有两种类型，结构紧凑，用于低功率、低压系统。让我们讨论不同类型的电压调节器。

　　稳压器中使用的主要元件有

　　反馈电路稳定的参考电压通过元件控制电路使用上述三个组件，电压调节过程非常容易。稳压器的第一个组件（如反馈电路）用于检测直流电压输出内的变化。基于参考电压和反馈，可以生成控制信号并驱动 Pass Element 以补偿变化。

　　这里，传输元件是一种类似于 BJT 晶体管、PN 结二极管或 MOSFET的固态半导体器件。现在，直流输出电压可以保持大致稳定。

　　稳压器的工作

　　即使在输入电压或负载条件发生变化时，电压调节器电路也用于产生和保持永久输出电压。稳压器从电源获取电压，并且可以将其保持在与其余电气元件非常适合的范围内。最常见的是，这些稳压器用于转换 DC/DC 电源、AC/AC 或 AC/DC。

　　稳压器的种类及其工作原理

　　这些调节器可以通过集成电路或分立元件电路来实现。稳压器分为两种类型，即线性稳压器和开关稳压器。这些稳压器主要用于调节系统的电压，但是线性稳压器的工作效率低，而开关稳压器的工作效率高。在具有高效率的开关稳压器中，大部分 i/p 功率可以无耗散地传输到 o/p。

　　基本上，有两种类型的稳压器：线性稳压器和开关稳压器。

　　线性稳压器有两种类型：串联和并联。开关稳压器分为三种类型：升压型、降压型和逆变器稳压器。

　　线性稳压器

　　线性稳压器用作分压器。在欧姆区域，它使用 FET。稳压器的电阻随负载而变化，从而产生恒定的输出电压。线性稳压器是用于调节电源的原始类型的稳压器。在这种稳压器中，有源传输元件（如MOSFET或 BJT）的可变电导率负责改变输出电压。

　　一旦负载连接，任何输入的变化，否则负载将导致整个晶体管的电流差异，以保持输出恒定。为了改变晶体管的电流，它应该工作在一个活跃的欧姆区域。

　　在整个过程中，这种稳压器会消耗大量功率，因为​​晶体管内的净电压会下降，从而像热量一样消散。一般来说，这些监管机构分为不同的类别。

　　正可调负可调固定输出追踪漂浮的

　　优点

　　线性稳压器的优点包括以下几点。

　　提供低输出纹波电压快速响应负载或线路变化低电磁干扰，低噪音

　　缺点

　　线性稳压器的缺点包括以下几点。

　　效率很低需要大空间 - 需要散热器不能增加高于输入的电压

　　串联稳压器

　　串联稳压器使用与负载串联放置的可变元件。通过改变该串联元件的电阻，可以改变其两端的电压降。并且，负载两端的电压保持恒定。

　　消耗的电流量被负载有效使用；这是串联稳压器的主要优点。即使负载不需要任何电流，串联稳压器也不会汲取全部电流。因此，串联稳压器比并联稳压器效率高得多。

　　并联稳压器

　　分流稳压器的工作原理是通过可变电阻提供从电源电压到地的路径。通过并联稳压器的电流已从负载转移并无用地流向地面，这使得这种形式的效率通常低于串联稳压器。然而，它更简单，有时仅由一个电压参考二极管组成，并且用于非常低功率的电路，其中浪费的电流太小而无需担心。这种形式在电压基准电路中很常见。并联稳压器通常只能吸收（吸收）电流。

　　并联稳压器的应用

　　并联稳压器用于：

　　低输出电压开关电源电流源和灌电流电路误差放大器可调电压或电流线性和开关电源电压监测需要精密基准的模拟和数字电路精密限流器

　　开关稳压器

　　开关稳压器可快速打开和关闭串联器件。开关的占空比决定了转移到负载的电荷量。这是由类似于线性调节器的反馈机制控制的。开关稳压器是高效的，因为串联元件要么完全导通，要么关闭，因为它几乎不消耗功率。与线性稳压器不同，开关稳压器能够产生高于输入电压或极性相反的输出电压。

　　开关稳压器快速打开和关闭以改变输出。它需要一个控制振荡器并为存储组件充电。

　　在脉冲速率调制的开关稳压器中，PRM 施加的恒定占空比和噪声频谱会发生变化；过滤掉这种噪音更加困难。

　　具有脉冲宽度调制、恒定频率、可变占空比的开关稳压器高效且易于滤除噪声。

　　在开关稳压器中，通过电感器的连续模式电流永远不会降至零。它允许最高的输出功率。它提供了更好的性能。

　　在开关稳压器中，通过电感器的不连续模式电流降至零。当输出电流较低时，它会提供更好的性能。

　　交换拓扑

　　它有两种拓扑：介电隔离和非隔离。

　　孤立

　　它基于辐射和强烈的环境。同样，隔离式转换器分为以下两种类型。

　　反激式转换器正向转换器在上面列出的隔离式转换器中，我们在开关模式电源主题中进行了讨论。

　　非隔离

　　它基于 Vout/Vin 的微小变化。例如升压稳压器 (Boost) – 提高输入电压；Step Down (Buck) – 降低输入电压；升压/降压（升压/降压）电压调节器——根据控制器降低或升高或反转输入电压；电荷泵——它在不使用电感器的情况下提供多个输入。

　　同样，非隔离转换器分为不同类型，但重要的是

　　降压转换器或降压稳压器升压转换器或升压稳压器降压或升压转换器交换拓扑的优势

　　开关电源的主要优点是效率、尺寸和重量。它也是一种更复杂的设计，能够处理更高的电源效率。开关电压调节器可以提供大于或小于输入电压或使输入电压反相的输出。

　　交换拓扑的缺点

　　更高的输出纹波电压较慢的瞬态恢复时间EMI 产生非常嘈杂的输出非常贵升压开关转换器也称为升压开关稳压器，通过提高输入电压来提供更高的电压输出。只要消耗的功率在电路的输出功率规格范围内，输出电压就会得到调节。为了驱动 LED 串，使用升压开关稳压器。

　　假设无损电路 Pin= Pout（输入和输出功率相同）

　　那么 VinIin= VoutIout,

　　Iout/ Iin= (1-D)

　　由此推断，在该电路中

　　权力保持不变电压升高电流减小相当于直流变压器

　　降压（降压）稳压器

　　它降低了输入电压。

　　如果输入功率等于输出功率，则

　　P输入= P输出；VinIin= VoutIout,

　　我输出/ 我输入= V输入/V输出= 1/D

　　降压转换器相当于直流变压器，其中匝数比在 0-1 范围内。

　　升压/降压（升压/降压）

　　它也被称为电压逆变器。通过使用这种配置，可以根据需要提高、降低或反转电压。

　　输出电压与输入极性相反。这是通过 VL 在关闭期间对反向偏置二极管进行正向偏置来实现的，在关闭期间产生电流并为电容器充电以产生电压通过使用这种类型的开关稳压器，可以实现 90% 的效率。

　　交流发电机电压调节器

　　当发动机运转时，交流发电机产生满足车辆电力需求所需的电流。它还补充用于启动车辆的能量。与大多数车辆曾经使用的直流发电机相比，交流发电机能够以较低的速度产生更多的电流。交流发电机有两个部分

　　定子——这是一个静止的组件，不会移动。它包含一组绕在铁芯上的线圈的电导体。

　　转子/电枢- 这是通过以下三种方式中的任何一种产生旋转磁场的移动部件：(i) 感应 (ii) 永磁体 (iii) 使用励磁机。

　　电子稳压器

　　一个简单的电压调节器可以由一个与二极管（或一系列二极管）串联的电阻器制成。由于二极管 VI 曲线的对数形状，二极管两端的电压仅因电流变化或输入变化而发生轻微变化。当精确的电压控制和效率不重要时，这种设计可以正常工作。

　　晶体管稳压器

　　电子稳压器有一个由稳压二极管提供的非稳态电压参考源，稳压二极管也称为反向击穿电压工作二极管。它保持恒定的直流输出电压。交流纹波电压被阻断，但滤波器不能被阻断。稳压器还有一个额外的短路保护电路、限流电路、过压保护和热关断电路。

　　稳压器基本参数

　　操作稳压器时需要考虑的基本参数主要包括 i/p 电压、o/p 电压以及 o/p 电流。一般来说，所有这些参数主要用于判断VR类型的拓扑是否与用户的IC匹配良好。该稳压器的其他参数是开关频率、静态电流；反馈电压热阻可根据要求适用一旦整个待机模式或轻负载的效率成为主要关注点，静态电流就很重要。一旦开关频率被认为是一个参数，利用开关频率可以导致小型系统的解决方案。此外，热阻可能会导致设备散热以及系统散热的危险。如果控制器具有 MOSFET，则所有导电损耗和动态损耗都将消散在封装内，并且必须在测量稳压器的最高温度时加以考虑。最重要的参数是反馈电压，因为它决定了 IC 可以保持的较低的 o/p 电压。这限制了较少的 o/p 电压，精度将影响输出电压的调节。

　　如何选择正确的稳压器？

　　关键参数在设计人员选择稳压器时起着关键作用，如 Vin、Vout、Iout、系统优先级等。一些额外的关键特性，如启用控制或电源良好指示。当设计者描述了这些必需品时，然后使用参数搜索表来发现满足首选必需品的最佳设备。对于设计人员来说，此表非常有价值，因为它提供了多种功能以及可获得的软件包，以满足设计人员要求的必要参数。MPS 的器件提供其数据表，其中详细描述了所需的外部部件，以及如何测量它们的值以获得稳定、高效的高性能设计。该数据表主要有助于测量输出电容、反馈电阻、o/p 电感等元件的值。