稳压器是电气和机电设备中提供可靠性能的重要组件。电子产品需要一致的输入电压,而稳压器可确保满足这些要求。
一、稳压器有什么用:
从汽车到空调再到手机,一切都使用电压调节器。一些设备比其他设备更敏感,一些电源比其他设备波动更大,这使得为每种应用选择最佳电压调节器变得很棘手。
即使在具有低功耗和相对稳定电源的简单设计中,跳过稳压器也可能会影响可靠性。基本灯是您可能不需要电压调节器的一种情况,因为如果电压下降,灯就会变暗。但是,缺少电压调节器可能会影响性能和可靠性,可能会导致 LED 闪烁、控制器复位甚至“油炸”电子设备等问题。
二、稳压器如何工作:
稳压器通常用于需要微调电压的地方。例如,在无线电话中,您可能有一个交流适配器,可将 120VAC 电源转换为 8VAC。然后,在手机底座内部,您会找到一个稳压器,为底座中的电子设备提供所需的直流电压。在手机本身中,您可能会发现一个 DC-DC 适配器,它使用稳压器为手机中的电子设备提供正确的电压。
在具有不同组件、需要不同电压的复杂机电设备中,对稳压器的需求更为明显。例如,计算机将使用壁式插头适配器将 120VAC 转换为更低的电压。然后,主板、冷却风扇和硬盘驱动器等不同的内部组件需要特定的电压才能运行。稳压器将用于为每个内部组件提供一致、可靠的电压。
三、稳压器选型指南:
选择稳压器时请考虑以下因素:
1.输入电压和输出电压:
理想情况下,您知道您将使用的输入电压范围和所需的输出电压。每个稳压器芯片都设计用于特定的输出电压。例如,在使用 120VAC 电源且具有 5V Raspberry Pi 控制器、12V 伺服电机和 24V步进电机的设备中,您将需要使用 5V、12V 和 24V 稳压器来确保一切顺利运行。
但是,如果您要备有多种用途的电源,您可以通过简单的调整找到可用于一系列输出的可调输出稳压器。
2. 压差电压:
压差是输出和输入电压之间的最小缓冲。例如,如果您有 7V 输入并需要 5V 输出,则需要至少 2V 压降。如果您怀疑 7V 输入会降至 7V 以下,那么您需要更低的压差。
每个稳压器芯片都指定了压差以及输出电压。例如,您可以找到具有一系列可用压降的 5V 稳压器。对于输入和输出电压之间差异很小的电路,将需要低压差稳压器(LDO)甚至超低压稳压器。
3. 线性稳压器还是开关稳压器:
线性稳压器无法补偿低于输出电压的功率。为了提供 5V 的输出,输入电压和线性稳压器的压降必须保持至少 5V。如果必须补偿功率下降,则可以使用升压或升压开关稳压器。
开关稳压器可能有益的另一个例子是功耗峰值可能导致电压下降。例如,当螺线管启动时,功耗会出现峰值,电压下降并且您的微控制器会重置,除非您使用可以补偿的电压调节器。
当输入和输出电压之间存在很大差异时,开关稳压器也可能对设备更有意义,从而导致过多的功率损失/产生的热量。
使用开关稳压器是否有意义取决于项目类型、设计限制和预算。开关稳压器会产生需要在电路中进行补偿的噪声和干扰。成本也是一个因素。对于昂贵的机器人组件或敏感的医疗设备,使用开关稳压器的成本问题将低于预算较低的商品项目。
有关详细信息,请参阅DC 到 DC 转换器和开关稳压器模块和开关 DC 到 DC 转换器的类型。
4. 设备灵敏度:
智能手机、无线设备和电池供电的医疗设备等高度敏感的设备可能需要特定的稳压器来降低噪声。有关详细信息,请参阅使用 LDO 将电源噪声降至最低。
5.响应时间:
对于需要快速响应时间的应用,例如图形卡、电视、计算机、打印机和嵌入式系统,可以使用具有快速响应时间的专用稳压器。
6. 功耗:
使用线性稳压器时,输入电压和输出电压之间的差异会通过将其转换为热量而丢失。当功耗较低时,产生的热量很可能不是问题。但是,根据应用的不同,如果消耗的电流足够高,则产生的热量可能会成为问题。上述使用开关稳压器代替线性稳压器的选项是一种可能的解决方案。您还可以使用散热器来保持在最佳温度范围内。
虽然稳压器起初看起来很简单,但它们是更大、更复杂的电源和电子设备可靠性图景的一部分。对于设计和故障排除方面的帮助,Arrow 提供全面的工程服务。低估不正确的电压调节器可能导致的潜在可靠性和性能问题是一个可以避免的错误,可以通过设计专业知识来避免。
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