DIY DC到DC降壓轉(zhuǎn)換器（降壓）

描述

我們經(jīng)常需要為我們的電路提供一些特定量的電壓，例如為 Arduino 等微控制器供電的 5V DC 電路。這些電路的最大容差為 5V。如果電壓超過這個值，它可能會燒壞微控制器。因此，穩(wěn)壓電源非常重要。主要問題出現(xiàn)了，我們?nèi)绾尾拍塬@得穩(wěn)定的 5V 或任何其他電源。多次排列精確電壓的電池是不可能的。

齊納二極管

穩(wěn)壓二極管用作穩(wěn)壓器

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齊納二極管的行為就像一個由硅 PN 結(jié)組成的普通通用二極管，當(dāng)正向偏置時，即陽極相對于其陰極為正，它的行為就像一個通過額定電流的普通信號二極管。

然而，齊納二極管或“擊穿二極管”，有時也被稱為，與標(biāo)準(zhǔn) PN 結(jié)二極管基本相同，但它們經(jīng)過專門設(shè)計，具有低且指定的反向擊穿電壓，可利用施加的任何反向電壓給它。

與在反向偏置時阻止任何電流通過自身的傳統(tǒng)二極管不同，即陰極變得比陽極更正，一旦反向電壓達到預(yù)定值，齊納二極管開始反向傳導(dǎo).

這是因為當(dāng)齊納二極管兩端施加的反向電壓超過器件的額定電壓時，半導(dǎo)體耗盡層中會發(fā)生稱為雪崩擊穿的過程，并且電流開始流過二極管以限制電壓的增加。

現(xiàn)在流過齊納二極管的電流急劇增加到最大電路值（通常受串聯(lián)電阻限制），一旦達到，這個反向飽和電流在很寬的反向電壓范圍內(nèi)保持相當(dāng)恒定。齊納二極管兩端的電壓變得穩(wěn)定的電壓點稱為“齊納電壓”（Vz），對于齊納二極管，該電壓的范圍可以從不到一伏到幾百伏。

在二極管半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜階段，可以非常精確地控制齊納電壓觸發(fā)電流流過二極管的點（誤差小于 1%），從而使二極管具有特定的齊納擊穿電壓，Vz例如 ( ) , 4.3V 或 7.5V。IV 曲線上的這個齊納擊穿電壓幾乎是一條垂直直線。

齊納穩(wěn)壓器的缺點：

• 由于與負載功率相比，齊納電阻 ( R2) 和串聯(lián)電阻 ( )浪費了大量功率，因此對于重負載效率較差。RS
• 由于齊納電阻，直流輸出電壓略有變化。

線性穩(wěn)壓器

線性穩(wěn)壓器（也稱為 LDO 或低壓差線性穩(wěn)壓器）使用由負反饋電路控制的晶體管來產(chǎn)生指定的輸出電壓，該電壓在負載電流和輸入電壓發(fā)生變化的情況下仍保持穩(wěn)定。

基本的固定輸出電壓線性穩(wěn)壓器是一種三端器件。一些線性穩(wěn)壓器允許您通過外部電阻器調(diào)整輸出電壓。

線性穩(wěn)壓器的缺點

線性穩(wěn)壓器的一個嚴重缺點是它們在許多應(yīng)用中的低效率。穩(wěn)壓器內(nèi)部的晶體管，連接在輸入端和輸出端之間，起到可變串聯(lián)電阻的作用；因此，高輸入至輸出電壓差與高負載電流相結(jié)合會導(dǎo)致大量功耗。穩(wěn)壓器內(nèi)部電路功能所需的電流（圖中標(biāo)記為 IGND）也影響總功耗。

線性穩(wěn)壓器電路中最可能的故障模式可能源自熱因素，而非嚴格的電氣因素。

DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器

降壓轉(zhuǎn)換器（降壓轉(zhuǎn)換器）是一種 DC-DC 電源轉(zhuǎn)換器，可降低從其輸入（電源）到其輸出（負載）的電壓（同時提高電流）。它是一類開關(guān)模式電源 (SMPS)，通常包含至少兩個半導(dǎo)體（一個二極管和一個晶體管，盡管現(xiàn)代降壓轉(zhuǎn)換器經(jīng)常用用于同步整流的第二個晶體管代替二極管）和至少一個儲能元件，電容器，電感器，或兩者的組合。為了減少電壓紋波，由電容器（有時與電感器組合）制成的濾波器通常被添加到此類轉(zhuǎn)換器的輸出（負載側(cè)濾波器）和輸入（電源側(cè)濾波器）。

您可以在此處閱讀有關(guān)降壓轉(zhuǎn)換器的更多信息。

DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢

• 降壓穩(wěn)壓??器的效率約為 90%。
• 成本和尺寸都很低。
• 線電壓變化容差大。

如何制作 DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器？

使用 LM2576T-ADJ 的降壓轉(zhuǎn)換器

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使用 LM2576T-ADJ，我們有反饋，并且在使用不同負載時輸出將保持不變。只需進行連接，添加輸入電容器以獲得穩(wěn)定的輸入即可。

輸入可以在 5 到 55 伏的范圍內(nèi)。不要施加更高的電壓，否則可能會燒毀 LM2576T-ADJ 組件。在這種情況下，我們不需要外部開關(guān)，因為 LM2576T-ADJ 內(nèi)部已經(jīng)有它。將反饋引腳連接到輸出分壓器時，LM2576T-ADJ 將根據(jù)輸出改變脈沖寬度，以保持其恒定。在這種情況下，請使用肖特基勢壘整流二極管，因為它具有低正向電壓。當(dāng)開關(guān)打開時，該二極管將使電流流動。

把所有的東西放在一起

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• 按照如下所示的原理圖和設(shè)計焊接 PCB 上的組件。
• 在輸入端連接輸入電源（DC），用萬用表，通過調(diào)節(jié)電位器上的螺絲來調(diào)節(jié)輸出電壓。