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淺析穩壓器的性能
穩壓器,顧名思義,是一種穩定輸出電壓的裝置。所有調節器都使用相同的技術來實現穩定的輸出電壓。輸出電壓由連接到誤差放大器反相輸入端的電阻分壓器采樣,誤差放大器的非反相輸入端連接到參考電壓Vref?;鶞孰妷河杉呻娐穬炔康膸痘鶞十a生。誤差放大器總是試圖迫使兩端的輸入相等。因此,它提供負載電流以確保穩定的輸出電壓。
根據調節管的工作狀態,我們通常將穩壓電源分為線性穩壓電源和開關穩壓電源兩類。此外,還有一個使用穩壓器的小型電源。
LDO(低壓差)調節器
LDO是一個線性調節器(穩壓器/穩定器)。線性穩壓器使用在其線性區域工作的晶體管或場效應晶體管,從施加的輸入電壓中減去多余的電壓,以產生穩定的輸出電壓。所謂壓降,是指調節器要求輸入電壓和輸出電壓之間的小差值,以保持輸出電壓在其額定值上下100毫伏范圍內。輸出電壓為正的LDO(低壓差)穩壓器通常使用功率晶體管(也稱為傳輸器件)作為PNP。這個晶體管允許飽和,所以穩壓器可以有很低的壓降,一般在200mV左右;相比之下,使用NPN復合功率晶體管的傳統線性調節器的壓降約為2V。負輸出LDO采用NPN作為其傳動裝置,其運行方式類似于正輸出LDO的PNP裝置。較新的開發使用CMOS功率晶體管,可以提供低的壓降。使用CMOS,穩壓器唯一的壓降是由電源設備負載電流的導通電阻引起的。如果負載很小,這種方法產生的壓降只有幾十毫伏。
開關式
使用輸出級的開關調節器重復地切換“開”和“關”狀態,以產生輸出電壓和儲能元件(電容器和電感器)。它的調整是通過根據輸出電壓的反饋樣本調整開關時序來實現的。在固定頻率調節器中,通過調節開關電壓的脈沖寬度來調節開關定時。這叫PWM控制。在門控振蕩器或脈沖模式調節器中,開關脈沖的寬度和頻率保持恒定,但輸出開關的開或關由反饋控制。根據開關和儲能元件的布置,產生的輸出電壓可以大于或小于輸入電壓,一個穩壓器可以產生多個輸出電壓。在大多數情況下,在相同的輸入電壓和輸出電壓要求下,脈沖(降壓)開關調節器比線性調節器在開關電源中更有效。
線性調節器與開關調節器的比較
線性穩壓器的優點:輸出紋波電壓簡單,線路和負載電壓穩定性好;快速響應負載和線路的變化;低電磁干擾。
缺點:效率低;如果需要冷卻設備,需要很大的空間
開關穩壓器的優點:可以處理更高的功率密度;高效率(降低冷卻的源功率需求);拓撲結果可用于提供單個或多個輸出電壓,這些輸出電壓大于或小于產生的輸出電壓。
缺點:瞬間恢復時間慢;輸出紋波電壓高;產生電磁干擾
開關電容轉換器
典型的開關電容轉換器包括四個大的金屬氧化物半導體開關,其開關序列是典型的開關,將輸入電源電壓加倍或減半。能量傳輸和儲存由外部電容器提供。在開關周期的第1部分,輸入電壓被施加到電容器(C1)。在開關周期的第二部分,電荷從C1轉移到第二電容器C2。
開關電容變換器傳統的結構是逆變器,其中C2有一個正接地端,它的負端是傳輸的