稳压器_稳压器的种类及工作原理
稳压器，又名电压稳压器，是一种电力辅助设备，它的主要功率是将波动不稳定的电压通过科学的方法，把电压稳定在恒定的电压范围值内，保障用电设备能够正常工作。
一、稳压器如何工作的：
稳压器是一种电路，它可以产生并保持固定的输出电压，而不管输入电压或负载条件如何变化。稳压器(VR)将电源电压保持在与其他电子元件兼容的范围内。虽然稳压器最常用于DC/DC电源转换，但有些也可以执行AC/AC或AC/DC电源转换。
二、稳压器类型：
稳压器大致可分为线性稳压器与开关稳压器两种主要类型。两种类型都调节系统的电压，但线性稳压器以低效率运行，而开关稳压器以高效率运行。在高效开关稳压器中，大部分输入功率在没有耗散的情况下传输到输出端。
1．线性稳压器：
线性稳压器使用有源传输器件（例如BJT或MOSFET），它由高增益运算放大器控制。为了保持恒定的输出电压，线性稳压器通过将内部电压基准与采样输出电压进行比较来调整传输器件电阻，然后将误差驱动为零。
线性稳压器是降压转换器，因此根据定义，输出电压始终低于输入电压。然而，这些稳压器具有一些优势：它们通常易于设计、可靠、具有成本效益，并提供低噪声和低输出电压纹波。
2．开关稳压器：
开关稳压器电路的设计通常比线性稳压器更复杂，需要选择外部元件值、调整控制环路以实现稳定性以及仔细的布局设计。开关稳压器可以是降压转换器、升压转换器或两者的组合，这使得它们比线性稳压器更通用。
开关稳压器的优点包括它们效率高、热性能更好，并且可以支持更高电流和更宽的VIN/VOUT应用。根据应用要求，它们可以实现95%以上的效率。
与线性稳压器不同，开关电源系统可能需要额外的外部元件，例如电感器、电容器、FET或反馈电阻器。
三、稳压器的局限性：
1．线性稳压器：线性稳压器的主要缺点之一是它们可能效率低下，因为它们在某些应用实例中会消耗大量功率。线性稳压器的电压降与电阻两端的电压降相当。例如，输入电压为5V，输出电压为3V，端子间压降为2V，效率限制为3V/5V(60%)。这意味着线性稳压器最适合具有较低VIN/VOUT差异的应用。重要的是要考虑应用中线性稳压器的估计功耗，因为使用较大的输入电压会导致高功耗，从而导致元件过热和损坏。线性稳压器的另一个限制是它们只能进行降压（降压）转换，而开关稳压器也提供升压（升压）和降压-升压转换。
2．开关稳压器：开关稳压器效率很高，但一些缺点包括它们的成本效益通常低于线性稳压器、尺寸更大、更复杂，并且如果不仔细选择其外部元件会产生更多噪声。对于给定的应用，噪声可能非常重要，因为噪声会影响电路操作和性能，以及EMI性能。开关稳压器拓扑：降压、升压、线性、LDO和可调线性和开关稳压器有多种拓扑结构。
四、线性稳压器通常依赖于低压差(LDO)拓扑：对于开关稳压器，存在三种常见的拓扑结构：降压转换器、升压转换器和降压-升压转换器。每个拓扑描述如下：
1．LDO稳压器：
一种流行的线性稳压器拓扑结构是低压差(LDO)稳压器。线性稳压器通常要求输入电压至少比输出电压高2V。但是，LDO稳压器设计用于在输入和输出端子之间的电压差非常小的情况下运行，有时低至100mV。
2．降压和升压转换器：
降压转换器（也称为降压转换器）采用较大的输入电压并产生较低的输出电压。相反，升压转换器（也称为升压转换器）采用较低的输入电压并产生较高的输出电压。
3．降压-升压转换器：
降压-升压转换器是一种单级转换器，它结合了降压和升压转换器的功能，可在可大于或小于输出电压的宽输入电压范围内调节输出。稳压器控制线性稳压器的四个基本组件是传输晶体管、误差放大器、电压基准和电阻反馈网络。误差放大器的输入之一由两个电阻器（R1和R2）设置，以监控输出电压的百分比。另一个输入是一个稳定的参考电压(VREF)。如果采样输出电压相对于VREF发生变化，则误差放大器会改变传输晶体管的电阻以保持恒定的输出电压(VOUT)。线性稳压器通常只需要一个外部输入和输出电容器即可运行，因此易于实施。
另一方面，开关稳压器需要更多组件来创建电路。功率级在VIN和地之间切换以创建电荷包以传送到输出。与线性稳压器类似，有一个运算放大器对来自反馈网络的直流输出电压进行采样，并将其与内部电压基准进行比较。然后对误差信号进行放大、补偿和滤波。该信号用于调制PWM占空比以将输出拉回到调节状态。例如，如果负载电流快速增加并导致输出电压下降，则控制环路会增加PWM占空比以向负载提供更多电荷并使电源轨恢复稳定。
线性和开关稳压器应用线性稳压器通常用于成本敏感、噪声敏感、低电流或空间受限的应用中。一些示例包括消费电子产品，例如耳机、可穿戴设备和物联网(IoT)设备。例如，助听器等应用可以使用线性稳压器，因为它们没有可能产生不需要的噪声并干扰设备性能的开关元件。此外，如果设计人员主要对创建低成本应用感兴趣，则他们无需担心功耗，可以依赖线性稳压器。开关稳压器有利于更通用的应用，尤其适用于需要效率和性能的应用，例如消费、工业、企业和汽车应用。例如：如果应用需要大型降压解决方案，则开关稳压器更适合，因为线性稳压器会产生高功率耗散，从而损坏其他电子元件。降压稳压器。
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