电压调节器的类型

三种不同类型稳压器的解释

当需要稳定,可靠的电压时电压调节器就成为首选元件。 无论输入电压是固定电压还是可调电压(通过选择合适的外部元件),它们都会输入一个输入电压并创建一个稳定的输出电压。

这种输出电压电平的自动调节由各种反馈技术处理,一些像齐纳二极管一样简单,而另一些包括复杂的反馈拓扑,可以提高性能,可靠性和效率,并增加其他特性,例如将输出电压升高到高于输入电压电压调节器。

电压调节器的类型

有许多类型的电压调节器,从非常实惠到非常高效。 线性电压调节器是使用最经济实惠且通常最简单的电压调节器。

线性稳压器有几种类型,非常紧凑,常用于低电压,低功耗系统。

开关稳压器比线性稳压器效率更高,但它们更难以使用且更昂贵。

线性稳压器

调节电压并为电子设备提供稳定电压的最基本方法之一是使用标准的3引脚线性稳压器,如LM7805,该稳压器提供5伏1安培输出,输入电压高达36伏(取决于型号)。

线性稳压器通过调节基于反馈电压的稳压器的有效串联电阻工作,实质上成为分压器电路。 这使得调节器可以输出一个有效的恒定电压,而不管当前的负载是多少,直到它的电流容量。

线性电压调节器的一个主要缺点是电压调节器的最小电压降较大,在标准LM7805线性电压调节器上为2.0伏。 这意味着要获得稳定的5伏输出,至少需要7伏输入。 这种电压降对线性稳压器的功耗起着重要作用,如果它提供1安培负载(2伏电压下降时间1安培),则该功率必须消耗至少2瓦。

输入和输出电压之间的差异越大,功耗越差。 因此,举例来说,一个7伏电压源调节到5伏提供1安培将通过线性调节器耗散2瓦,10伏电压源调节到5伏提供相同的电流将消耗5瓦,使调节器只有50%的效率。

开关稳压器

线性稳压器是低功耗,低成本应用的理想解决方案,输入和输出之间的电压差很小,功耗也不大。 线性监管机构最大的缺陷是它们效率很低,这是交换监管机构发挥作用的地方。

当需要高效率或预期宽范围的输入电压时(包括低于所需输出电压的输入电压),开关稳压器将成为最佳选择。 与通常低于50%的线性稳压器效率相比,开关稳压器的功率效率高达85%或更高。

开关稳压器通常需要与线性稳压器相比额外的元器件,而且器件的值对开关稳压器的整体性能的影响要远大于线性稳压器。

由于稳压器可能产生的电子噪声,在不损害电路其他部分的性能或行为的情况下,有效使用开关稳压器也会遇到更多的设计挑战。

齐纳二极管

调节电压的最简单方法之一是使用齐纳二极管。 虽然线性稳压器是一个非常基本的元件,只需很少的额外元件即可工作,而且设计复杂度非常低,但齐纳二极管在某些情况下只需一个元件即可提供足够的电压调节。

由于齐纳二极管将所有超过其击穿电压阈值的额外电压分流到地,所以它可以用作非常简单的电压调节器,其输出电压跨过齐纳二极管的引线。

不幸的是,齐纳通常在处理功率方面的能力非常有限,这限制了它们只能用作低功率应用的稳压器。 当以这种方式使用齐纳二极管时,最好通过策略性地选择合适大小的电阻来限制可以流过齐纳二极管的可用功率。