穩壓器的類型有哪些？穩壓器的工作原理

穩壓器是一種電路，無論輸入電壓和負載條件如何變化，它都能產生并保持固定的輸出電壓，從而使電源保持在與其他組件兼容的范圍內。

電壓調節器是具有前饋的設計，使得使用負反饋控制環的一個非常簡單的設備。當需要穩定可靠的電壓時，穩壓器是首選設備。它用于生成一個固定的輸出電壓，盡管輸入電壓和負載條件都發生了變化，但該電壓仍保持不變。通過這樣做，它可以保護其他組件免受電壓尖峰可能造成的損壞。

電壓調節器有兩種主要類型：線性和開關，每種都有自己的子類型，用于各種應用。

一、線性穩壓器

有兩種類型的線性穩壓器：串聯和并聯。線性穩壓器充當分壓器。穩壓器的電阻隨著負載的變化而變化，從而產生恒定的輸出電壓。

線性穩壓器使用有源通路器件，例如由高增益運算放大器控制的MOSFET或 BJT 。為了保持恒定的輸出電壓，線性穩壓器通過將內部電壓與采樣輸出電壓進行比較，然后將誤差驅動為零來調整傳輸器件電阻。

雖然線性穩壓器對負載或線路變化具有快速響應時間、低電磁干擾、低噪聲和低輸出紋波電壓，但它們的效率相對較低，占用大量空間，并且需要使用散熱器. 此外，輸入端以上的電壓不能增加。

為了工作，線性穩壓器只需要一個輸入和輸出電容器。這使得它們簡單、可靠且非常適合設計工程師使用。

線性穩壓器通常用于對成本和噪聲敏感、低電流或受空間限制的應用中。示例包括無法容納大包裝的消費電子產品和物聯網設備。

二、開關穩壓器

相比之下，開關穩壓器通常更復雜，需要選擇外部組件值、調整控制回路以及更仔細的設計和電路布局。

開關穩壓器可以是降壓轉換器和升壓轉換器，也可以是兩者的組合。這使得它們比線性穩壓器更加通用，并且使它們固有地適用于更廣泛的應用。

開關穩壓器效率高，提供更好的熱性能，并且可以支持更高的電流。根據應用要求，開關穩壓器可實現高達 95% 的效率水平。然而，與線性穩壓器不同的是，開關穩壓器可能需要額外的外部元件，例如電感器或反饋電阻器，這使得它們從設計角度來看更具挑戰性，并且集成成本通常更高。

開關穩壓器通常用于效率和性能驅動設計的應用中。示例包括工業、企業和汽車應用。

三、穩壓器限制

線性穩壓器的最大缺點之一是，由于某些應用中的大量功耗，它們可能效率低下。線性穩壓器的壓降與電阻器兩端的壓降相當，因此它們更適合具有較低 VIN/VOUT 差分的應用。

在考慮線性穩壓器時，設計工程師預測功耗以避免過熱和組件損壞的情況非常重要。同樣重要的是要記住，線性穩壓器只能進行降壓轉換。

雖然開關穩壓器效率很高，但這使得它們的成本效益不如線性穩壓器。這是因為它們更大、更復雜，并且如果使用錯誤的外部組件會產生更多噪音，這本身會導致使用更多的物料。噪聲是任何給定應用的重要考慮因素，因為這會對電路操作和性能產生負面影響。

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