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穩(wěn)壓器，顧名思義，是一種用于調(diào)節(jié)電壓的電路。 調(diào)節(jié)電壓是平穩(wěn)的電壓供應(yīng)，沒有任何噪音或干擾。 穩(wěn)壓器的輸出與負(fù)載電流、溫度和交流線路變化無關(guān)。 電壓調(diào)節(jié)器幾乎存在于所有電子產(chǎn)品或家用電器中，如電視、冰箱、計(jì)算機(jī)等，以穩(wěn)定電源電壓。
基本上，穩(wěn)壓器最大限度地減少電壓變化以保護(hù)設(shè)備。 在配電系統(tǒng)中，穩(wěn)壓器要么在饋線中，要么在變電站。 該系列使用兩種類型的穩(wěn)壓器，一種是步進(jìn)穩(wěn)壓器，其中開關(guān)調(diào)節(jié)電流電源。 另一種是感應(yīng)調(diào)節(jié)器，它是一種類似于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的交替電機(jī)，作為輔助電源供電。 它最大限度地減少了電壓變化并提供穩(wěn)定的輸出。
有不同類型的穩(wěn)壓器，如下所述。
穩(wěn)壓器電路的類型
串聯(lián)穩(wěn)壓器
并聯(lián)穩(wěn)壓器
齊納穩(wěn)壓器電路
降壓型
升壓型
降壓/升壓型
線性穩(wěn)壓器電路
這些是電子產(chǎn)品中最常用的穩(wěn)壓器，用于保持穩(wěn)定的輸出電壓。 線性穩(wěn)壓器的作用類似于分壓器電路，在該穩(wěn)壓器中，電阻隨負(fù)載變化而變化，并提供恒定的輸出電壓。 線性穩(wěn)壓器的一些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下：
優(yōu)勢(shì)
輸出紋波電壓低
響應(yīng)速度快
噪音更小
弊
效率低
需要大空間
輸出電壓將始終小于輸入電壓
串聯(lián)穩(wěn)壓器
串聯(lián)穩(wěn)壓器是線性穩(wěn)壓器的一部分，也稱為串聯(lián)通穩(wěn)壓器。 串聯(lián)連接的可變?cè)糜诒３趾愣ǖ妮敵鲭妷骸?當(dāng)您改變串聯(lián)元件兩端的電阻時(shí)，可以改變其兩端的壓降，以確保輸出兩端的電壓恒定。
如串聯(lián)穩(wěn)壓器的電路圖所示，NPN晶體管T1是串聯(lián)元件，齊納二極管用于提供基準(zhǔn)電壓。
當(dāng)輸出電壓增加時(shí)，基極-發(fā)射極電壓降低，由于這種晶體管T1導(dǎo)通較少。 由于T1導(dǎo)通較少，因此會(huì)降低輸出電壓，從而保持輸出電壓恒定。
當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，基極-發(fā)射極電壓增加，由于該晶體管T1傳導(dǎo)更多。 隨著T1的傳導(dǎo)更多，它會(huì)增加輸出電壓，從而保持輸出電壓恒定。
輸出電壓定義為：
VO = VZ - VBE
其中，VO為輸出電壓 VZ為齊納擊穿電壓 VBE為基極-發(fā)射極電壓
并聯(lián)穩(wěn)壓器
未調(diào)節(jié)電壓與串聯(lián)電阻兩端的壓降成正比，該壓降取決于負(fù)載消耗的電流。 如果負(fù)載的電流消耗增加，基極電流也會(huì)減少，因此集電極電流將流過集電極發(fā)射極端子，因此通過負(fù)載的電流將增加，反之亦然。
并聯(lián)穩(wěn)壓器的調(diào)節(jié)輸出電壓定義為：
VOUT = VZ + VBE
齊納穩(wěn)壓器
齊納穩(wěn)壓器更便宜，僅適用于低功率電路。 它可用于調(diào)節(jié)期間浪費(fèi)的功率量不是主要問題的應(yīng)用。
一個(gè)電阻器與齊納二極管串聯(lián)，以限制流過二極管的電流量，輸入電壓Vin（必須大于齊納電壓）連接，如圖所示，輸出電壓Vout以Vout = Vz（齊納電壓）穿過齊納二極管。 眾所周知，當(dāng)施加的電壓高于齊納的擊穿電壓時(shí)，齊納二極管開始反向?qū)ā?因此，當(dāng)它開始導(dǎo)通時(shí)，它會(huì)在其兩端保持相同的電壓并回流多余的電流，從而提供穩(wěn)定的輸出電壓。
開關(guān)穩(wěn)壓器
開關(guān)穩(wěn)壓器有三種類型：
降壓或降壓開關(guān)穩(wěn)壓器
升壓或升壓開關(guān)穩(wěn)壓器
降壓/升壓開關(guān)穩(wěn)壓器
降壓或降壓開關(guān)穩(wěn)壓器
降壓穩(wěn)壓器用于降低輸出端的電壓，我們甚至可以使用分壓器電路來降低輸出電壓，但分壓器電路的效率較低，因?yàn)殡娮杵鲗⒛芰亢纳闊崃俊?我們?cè)陔娐分惺褂?a target="_blank">電容器，二極管，電感器和開關(guān)。 降壓開關(guān)穩(wěn)壓器的電路圖如下：
當(dāng)開關(guān)進(jìn)入ON狀態(tài)時(shí)，二極管保持反向偏置，電源連接到電感器。 當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電感的極性反轉(zhuǎn)，二極管正向偏置并將電感接地。 然后通過電感器的電流隨斜率減?。?/p>
d IL/dt = （0-VOUT）/L
電容器用于防止負(fù)載兩端的電壓降至零。 如果我們繼續(xù)打開和關(guān)閉開關(guān)，負(fù)載兩端的平均電壓將小于提供的輸入電壓。 您可以通過改變開關(guān)器件的占空比來控制輸出電壓。
輸出電壓 =（輸入電壓）*（開關(guān)開啟的時(shí)間百分比）
升壓或升壓開關(guān)穩(wěn)壓器
升壓穩(wěn)壓器用于對(duì)負(fù)載兩端的電壓進(jìn)行升壓。 升壓穩(wěn)壓器的電路圖如下：
當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，二極管表現(xiàn)為反向偏置，電感兩端的電流不斷增加。 現(xiàn)在，當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，電感器將產(chǎn)生一個(gè)力，導(dǎo)致電流繼續(xù)流動(dòng)，電容器開始充電。 通過連續(xù)打開和關(guān)閉開關(guān)，我們將在負(fù)載處接收高于輸入電壓的電壓。 我們可以通過控制開關(guān)的導(dǎo)通（Ton）時(shí)間來控制輸出電壓。
輸出電壓 = 輸入電壓 / 開關(guān)斷開的時(shí)間百分比
降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器
降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器是降壓穩(wěn)壓器和升壓穩(wěn)壓器的組合，它提供的反相輸出可以大于或小于提供的輸入電壓。
當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，二極管表現(xiàn)為反向偏置，電感器存儲(chǔ)能量，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，電感器開始釋放具有反極性的能量，從而為電容器充電。 當(dāng)電感中存儲(chǔ)的能量變?yōu)榱銜r(shí)，電容器開始以反極性放電到負(fù)載中。 由于這種降壓-升壓穩(wěn)壓器也稱為反相穩(wěn)壓器。
輸出電壓定義為
Vout = 葡萄酒 （D/1-D）
其中，D 是占空比
因此，如果占空比較低，則穩(wěn)壓器表現(xiàn)為降壓穩(wěn)壓器，當(dāng)占空比高時(shí)，穩(wěn)壓器表現(xiàn)為升壓穩(wěn)壓器。
穩(wěn)壓器電路實(shí)例
正線性穩(wěn)壓器電路
我們使用7805 IC設(shè)計(jì)了一個(gè)正線性穩(wěn)壓器電路。 該 IC 具有提供 5V 穩(wěn)壓電源的所有電路。 輸入電壓應(yīng)至少大于額定值的 2v，例如對(duì)于 LM7805，我們至少應(yīng)提供 7v。
未穩(wěn)壓的輸入電壓提供給IC，我們?cè)谳敵龆双@得穩(wěn)壓。 IC的名稱定義了其功能，78表示正號(hào)，05表示調(diào)節(jié)輸出電壓的值。 如電路圖所示，我們?yōu)?805IC提供9V電壓，并在輸出端穩(wěn)壓+5V。 電容器 C1 和 C2 用于過濾。
齊納穩(wěn)壓器電路
在這里，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)使用5.1V齊納二極管的齊納穩(wěn)壓器。 齊納二極管用作傳感元件。 當(dāng)電源電壓超過其擊穿電壓時(shí)，其開始反向?qū)?，并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。 在該電路中，我們提供9V的輸入電壓，并獲得近5.1的穩(wěn)壓輸出電壓。
穩(wěn)壓器是如何工作的？
穩(wěn)壓器是這樣一種電路：無論輸入電壓或負(fù)載條件如何變化，它都能產(chǎn)生并保持固定的輸出電壓。
穩(wěn)壓器（VR）將來自電源的電壓保持在其他電氣組件相容的范圍之內(nèi)。 它最常用于DC / DC電源轉(zhuǎn)換，但有些也可用于AC / AC或AC / DC電源轉(zhuǎn)換。 本文將重點(diǎn)介紹DC / DC穩(wěn)壓器
審核編輯：湯梓紅
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