具有工作原理的不同类型的稳压器
在电源中，稳压器起着关键作用。因此，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，电源是电器工作的重要组成部分，因为它为系统的内部组件提供一致、可靠和连续的电源。在电子设备中，电源提供稳定且稳定的电源以正确工作电路。电源有两种类型，例如从电源插座获取的交流电源和从电池获得的直流电源。因此，本文将概述不同类型的稳压器及其工作原理。
一、什么是稳压器：
稳压器用于调节电压电平。当需要稳定、可靠的电压时，稳压器是首选器件。它产生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时保持不变。它充当保护组件免受损坏的缓冲区。稳压器是一种具有简单前馈设计的器件，它使用负反馈控制环路。
二、稳压器使用的主要部件：
1．反馈电路；
2．稳定的基准电压；
3．通过元件控制电路；
使用上述三个组件，电压调节过程非常简单。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。根据基准电压和反馈，可以生成控制信号并驱动传输元件以补偿变化。
这里，传递元件是一种类似于BJT晶体管的固态半导体器件，PN结二极管或MOSFET。现在，直流输出电压可以保持大致稳定。
三、稳压器的工作原理：
稳压器电路用于使和保持永久输出电压，即使输入电压发生其他负载条件发生变化。稳压器从电源获取电压，并且可以将其保持在非常适合其余电气组件的范围内。这些稳压器最常见的是用于转换 DC/DC 电源，或者转换 AC/AC 或 AC/DC。
四、稳压器的种类及其工作原理：
这些稳压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，然而，线性稳压器以低效率工作，开关稳压器以高效率工作。在高效率的开关稳压器中，大部分I/P功率可以传输到o/p而不耗散。
五、稳压器的分类：
稳压器主要有两种类型：线性稳压器和开关稳压器；线性稳压器有两种类型：串联稳压器和并联。开关稳压器有三种类型：升压、降压和逆变稳压器。
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，一种结构紧凑，用于低功率、低电压系统。
1．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稳压器类型。在这种稳压器中，MOSFET或BJT等有源调整元件的可变电导率负责改变输出电压。
一旦负载被连接，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。要改变晶体管的电流，它应该在有源的欧姆区域工作。
A．优势：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像热量一样消散。
通常，这些调节器分为不同的类别。
1）.正向可调；
2）.负可调；
3）.固定输出；
4）.跟踪；
5）.浮动；
6）.优势；
B．线性稳压器的优点包括以下几点：
1）提供低输出纹波电压；
2）对负载或生产线变化的快速响应时间；
3）低电磁干扰，噪音小；
C．线性稳压器的缺点包括以下几点：
1）.效率非常低；
2）.需要大空间 – 需要散热器；
3）.高于输入的电压无法增加；
2．串联稳压器：
串联稳压器使用与负载串联的可变元件。通过改变该串联元件的电阻，可以改变其两端的压降。而且，负载两端的电压保持不变。
负载有效地利用了消耗的电流量;这是串联稳压器的主要优点。即使负载不需要任何电流，串联稳压器也不会吸收全电流。因此，串联稳压器比并联稳压器效率高得多。
3．并联稳压器：
并联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动，使得这种形式通常不如串联稳压器效率低。然而，它更简单，有时仅由一个基准电压二极管组成，并且用于非常低功率的电路，其中浪费的电流太小而不需要关注。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。
A．并联稳压器的应用：
1）.低输出电压开关电源；
2）.电流源和灌电流电路；
3）.误差放大器；
4）.可调电压或电流线性和开关电源；
5）.电压监控；
6）.需要精密基准的模拟和数字电路；
7）.精密限流器；
4．开关稳压器：
开关稳压器快速打开和关闭串联器件。开关的占空比设置传输到负载的电荷量。这由类似于线性稳压器的反馈机制控制。开关稳压器之所以高效，是因为串联元件要么完全导通，要么关闭，因为它几乎不耗散功率。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，并且还对存储组件充电。
在具有脉率调制变化频率的开关稳压器中，PRM施加的恒定占空比和噪声频谱各不相同;过滤掉这种噪音更加困难。
具有脉宽调制、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，它提供更好的性能。
A．切换拓扑：
它具有两种类型的拓扑结构：介电隔离和非隔离。
B．隔离：
它基于辐射和强烈的环境。同样，隔离式转换器分为两种类型，包括以下内容。
1）.反激式转换器；
2）.正激式转换器；
在上面列出的隔离式转换器中，开关模式电源主题中讨论了这些转换器。
C．非隔离：
它基于Vout/Vin的微小变化。示例包括升压稳压器 （升压） – 提高输入电压;降压 （降压） – 降低输入电压;升压/降压（升压/降压）稳压器 – 根据控制器降低或升高或反相输入电压;电荷泵 – 无需使用电感器即可提供多个输入。
同样，非隔离转换器分为不同的类型，但重要的类型是：
1）.降压转换器或降压稳压器；
2）.升压转换器或升压稳压器；
3）.降压或升压转换器；
D．交换拓扑的优点：
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。开关稳压器可以提供大于或小于或反转输入电压的输出。
E．交换拓扑的缺点：
1）.更高的输出纹波电压；
2）.较慢的瞬态恢复时间；
3）.EMI 产生非常嘈杂的输出；
4）.非常昂贵；
五、稳变一体变压稳压器：
稳变一体变压稳压器，是开关稳压器的升级产品，一般的稳压器在调节电压时，都是以中心电压做为基础进行百分比调节，如果要改变电压，则需要对在别外加设一台变压器，将电压进行转换，这样无疑是对成本的一种增加，也添加了连接风险，为了满足市场的需求，稳压器厂家就产品进行了改良，在稳压器的基础上加设了变压功能。以应对不同环境的需求，特别是对于一些进出口设备应对不同国家电压，是解决问题的最佳辅助设备。
1．升压稳压器：
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，输出电压就会受到调节。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）：
Pin = Pout; Vin Iin = Vout Iout；
Iout / Iin = Vin /Vout = 1/D；
由此推断，在这个电路中
功率保持不变；
电压增加；
电流降低；
相当于直流变压器。
2．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：
Pin = Pout; Vin Iin = Vout Iout；
Iout / Iin = Vin /Vout = 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。
3．升压/降压（升降一体稳压变压器）：
它也被称为升降一体稳压变压器。通过使用这种配置，可以根据要求提高、降低或反相电压。
输出电压与输入的极性相反。
这是通过在关断时间对反向偏置二极管进行正向偏置来实现的，在关断时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。
4．交流发电机稳压器：
交流发电机产生的电流是满足发动机运行时车辆电气需求所必需的。它还补充用于启动车辆的能量。交流发电机能够以比大多数车辆曾经使用的直流发电机更低的速度产生更多的电流。交流发电机有两部分定子 – 这是一个静止的部件，不会移动。它包含一组缠绕在铁芯上的线圈中的电导体。
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组件：（i） 感应 （ii） 永磁体 （iii） 使用激振器。
5．电子稳压器：
一个简单的稳压器可以由与二极管（或一系列二极管）串联的电阻器制成。由于二极管V-I曲线的对数形状，二极管两端的电压仅因电流消耗的变化或输入的变化而略有变化。当精确的电压控制和效率不重要时，这种设计可能工作正常。
六、晶体管稳压器：
电子稳压器具有由齐纳二极管提供的不稳定电压基准源，齐纳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。稳压器还具有用于短路保护的额外电路、限流电路、过压保护和热关断。
七、稳压器基本参数：
1．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。通常，所有这些参数主要用于确定VR类型拓扑是否与用户的IC匹配。
2．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问题，静态电流就会很大。
3．一旦将开关频率视为一个参数，利用开关频率就可以得到小型系统的解决方案。此外，热阻对于去除设备的热量以及溶解系统中的热量可能是危险的。
4．如果控制器具有MOSFET，则所有导电损耗和动态损耗都将在封装内消散，并且在测量稳压器的最高温度时必须考虑这一点。
5．最重要的参数是反馈电压，因为它决定了IC可以承受的o/p电压越小。这限制了较低的o/p电压，精度将影响输出电压的调节。
八、如何选择正确的稳压器：
1．在设计人员选择稳压器时，关键参数起着关键作用，如Vin、Vout、Iout、系统优先级等。一些额外的关键功能，如启用控制或电源良好指示。
2．当设计师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。
3．MPS器件的数据表详细描述了所需的外部部件，以及如何测量其值以获得稳定，高效的高性能设计。
4．该数据表主要有助于测量元件的值，如输出电容、反馈电阻、o/p 电感等。
九、限制/缺点：
稳压器的局限性包括以下几点。
1．稳压器的主要限制之一是，由于某些应用中消耗大电流，它们效率低下该IC的压降类似于电阻压降。例如，当稳压器的输入为5V并产生3V的输出时，两个端子之间的压降为2V。
稳压器的效率可限制在 3V 或 5V，这意味着这些稳压器适用于较少的 Vin/Vout 差分。
2．在任何应用中，考虑稳压器的预期功耗都非常重要，因为当输入电压高时，功耗会很高，因此可能会因过热而损坏不同的组件。
3．另一个限制是，与开关类型相比，它们仅能够进行降压转换，因为这些稳压器将提供降压和转换。
4．像开关型这样的稳压器效率很高，但是与线性型稳压器相比，它们有一些缺点，如成本效益，更复杂，大尺寸，如果不谨慎选择其外部组件，会产生更多的噪音。
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