穩(wěn)壓電路定義+穩(wěn)壓電路分類設(shè)計

什么是穩(wěn)壓電路？

穩(wěn)壓電路是一種電源電路，其功能在于即使面臨輸入電網(wǎng)電壓的波動或負(fù)載發(fā)生改變，仍能保持輸出電壓基本不變。穩(wěn)壓電路有多種分類方式，根據(jù)輸出電流的類型，可分為直流穩(wěn)壓電路和交流穩(wěn)壓電路；按照穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式，可以分為串聯(lián)穩(wěn)壓電路和并聯(lián)穩(wěn)壓電路。

穩(wěn)壓器是實現(xiàn)這一功能的關(guān)鍵技術(shù)組件，它是一種用于調(diào)節(jié)電壓的電路設(shè)備。其主要特點是提供平滑的電壓供應(yīng)，沒有任何噪音或干擾。此外，穩(wěn)壓器的輸出電壓不會受負(fù)載電流、溫度以及交流線路變化的影響。

幾乎所有的電子產(chǎn)品或家用電器中都有穩(wěn)壓器的應(yīng)用，例如電視、冰箱、電腦等，它們都需要穩(wěn)定的電源電壓來保證正常工作。穩(wěn)壓器的主要作用是盡可能減少電壓的變化，從而保護(hù)設(shè)備免受損害。

穩(wěn)壓電路

這里有 一個穩(wěn)壓電路的典型示例 ：如果你的設(shè)備需要5V，但你只有一個9V的電池。穩(wěn)壓器可以將9V作為輸入并產(chǎn)生穩(wěn)定的5V輸出，你就可以使用該輸出為設(shè)備供電。

穩(wěn)壓電路的典型示例

穩(wěn)壓電路的工作原理

穩(wěn)壓電路主要分為三大類：

1、線性穩(wěn)壓電路

線性穩(wěn)壓電路是一種用于調(diào)節(jié)電壓的電路，其工作原理是利用三極管的伏安特性曲線來保持輸出電壓恒定，使輸出電壓不受負(fù)載電流、溫度和交流線路變化的影響。線性穩(wěn)壓電源通常工作在線性狀態(tài)下，可以通過調(diào)節(jié)可變電阻來改變輸出電壓。

線性穩(wěn)壓器（LDO）是一種特殊的線性穩(wěn)壓電路，主要用于低壓應(yīng)用。與傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器相比，LDO需要的輸入電壓比輸出電壓僅高出約200mV，這使得LDO在低壓應(yīng)用中具有優(yōu)勢。

然而，盡管線性穩(wěn)壓器看起來簡單，但其性能可能與通常的理解相差甚遠(yuǎn)。例如，在啟動、接近最小壓差時的靜態(tài)電流、負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、PSRR和噪聲以及輸入保護(hù)等方面都需要考慮。因此，在選擇和使用線性穩(wěn)壓器時，需要充分理解其工作原理和應(yīng)用范圍。

2、齊納穩(wěn)壓電路

齊納穩(wěn)壓電路是一種利用穩(wěn)壓二極管（也稱為齊納二極管）的特性來提供穩(wěn)定的電壓的電路。齊納二極管是一種半導(dǎo)體器件，其工作原理是利用PN結(jié)的反向擊穿狀態(tài)，在電流可以在很大范圍內(nèi)變化的情況下，電壓能保持基本不變。

齊納二極管的特點是，在臨界反向擊穿電壓前，它都具有很高的電阻。但是，一旦達(dá)到這個臨界擊穿點，反向電阻就會急劇降低到一個很小的數(shù)值。在這個低阻區(qū)中，電流增加而電壓則保持恒定。因此，齊納二極管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用。此外，齊納二極管還可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)可以獲得更高的穩(wěn)定電壓。

齊納穩(wěn)壓電路的主要組成部分就是穩(wěn)壓二極管和限流電阻。限流電阻R的選擇需要根據(jù)負(fù)載電流來確定，以保證電路的安全和穩(wěn)定運行。齊納穩(wěn)壓電路因其穩(wěn)定性高、反應(yīng)速度快以及體積小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。

如下圖所示跨接在輸出電壓 Vout 上，跨過齊納二極管，Vout = Vz（齊納電壓）。正如我們所知，當(dāng)施加的電壓高于齊納二極管的擊穿電壓時，齊納二極管開始反向?qū)?。因此，?dāng)它開始導(dǎo)通時，它會在其兩端保持相同的電壓并回流額外的電流，從而提供穩(wěn)定的輸出電壓。

齊納穩(wěn)壓電路

3、開關(guān)線性穩(wěn)壓電路

開關(guān)線性穩(wěn)壓電路是一種電源電路，它結(jié)合了開關(guān)電源和線性電源的優(yōu)點。這種電路的主要組成部分包括控制電路、功率管、變壓器以及濾波電路等。

與線性穩(wěn)壓器相比，開關(guān)線性穩(wěn)壓電路的特點是功率管不是工作在線性區(qū)，而是飽和及截止區(qū)，即工作在開關(guān)狀態(tài)；此外，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源也因此而得名。開關(guān)穩(wěn)壓電源將來自市電整流濾波不穩(wěn)定的直流電壓變換成交變的電壓，然后又將交變電壓轉(zhuǎn)換成各種數(shù)值穩(wěn)定的直流電壓輸出，因此開關(guān)穩(wěn)壓電源又稱為 DC/DC變換器。

此外，從控制原理上看，開關(guān)電源可分為脈沖寬度調(diào)制，脈沖頻率調(diào)制，脈沖密度調(diào)制和混合式調(diào)制，比較常用的是前兩者。以降壓轉(zhuǎn)換器為例，其設(shè)計需考慮高效率、緊密的PCB空間、準(zhǔn)確的輸出電壓調(diào)節(jié)、快速瞬態(tài)響應(yīng)和低解決方案成本等因素。在日常維護(hù)中，需要經(jīng)常觀察冷卻風(fēng)扇和傳動機(jī)構(gòu)是否運行正常，查看輸入電壓和負(fù)載是否超過額定范圍，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時處理。