稳压器种类和工作原理

稳压器是一种无论输入电压或负载条件如何变化都能产生并保持固定输出电压的电路。稳压器将来自电源的电压保持在与其他电气组件兼容的范围内。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。

稳压器在分类上，大至可分为两种，线性稳压器与工关稳压器，这两种类型的稳压器都可调节系统电压，但线性稳压器以低效率运行，而开关稳压器以高效率运行。在高效率开关稳压器中，大部分输入功率无耗散地传输到输出端。

一、线性稳压器：

线性稳压器采用有源传输器件，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参考电压与采样输出电压进行比较来调整通过器件的电阻，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点：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。线性稳压器，例如MP2018，只需要一个输入和输出电容器即可工作。它们的简单性和可靠性使它们对工程师来说是直观和简单的设备，并且通常具有很高的成本效益。

二、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，并且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效率高、热性能更好，并且可以支持更高电流和更宽的应用。根据应用要求，它们可以实现超过95%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组件，例如电感器、电容器、FET或反馈电阻器。

三、稳压器的局限性：

线性稳压器的主要缺点之一是效率低下，因为它们在某些用例中会消耗大量功率。线性稳压器的电压降与电阻器两端的电压降相当。例如，输入电压为5V，输出电压为3V，端子之间有2V的压降，效率被限制在3V/5V(60%)。这意味着线性稳压器最适合具有较低VIN/VOUT差值的应用。在应用中考虑线性稳压器的估计功耗很重要，因为使用较大的输入电压会导致高功耗，从而导致过热和损坏组件。

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。

开关稳压器效率很高，但也有一些缺点，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外部元件，可能会产生更多噪声。对于给定的应用，噪声可能非常重要，因为噪声会影响电路的运行和性能，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。线性稳压器通常依赖低压差(LDO)拓扑。对于开关稳压器，有三种常见的拓扑结构：降压转换器、升压转换器和升降压转换器。每种拓扑如下所述：

1．LDO稳压器：

一种流行的线性稳压器拓扑是低压差(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。然而，LDO稳压器设计为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。

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