深度剖析稳压器电路

稳压器，顾名思义，是一种用于调节电压的电路。调节电压是平稳的电压供应，没有任何噪音或干扰。稳压器的输出与负载电流、温度和交流线路变化无关。电压调节器几乎存在于所有电子产品或家用电器中，如电视、冰箱、计算机等，以稳定电源电压。

基本上，稳压器最大限度地减少电压变化以保护设备。在配电系统中，稳压器要么在馈线中，要么在变电站。该系列使用两种类型的稳压器，一种是步进稳压器，其中开关调节电流电源。另一种是感应调节器，它是一种类似于感应电动机的交替电机，作为辅助电源供电。它最大限度地减少了电压变化并提供稳定的输出。

有不同类型的稳压器，如下所述。

稳压器电路的类型

线性稳压器电路

串联稳压器

并联稳压器

齐纳稳压器电路

开关稳压器电路

降压型

升压型

降压/升压型

线性稳压器电路

这些是电子产品中最常用的稳压器，用于保持稳定的输出电压。线性稳压器的作用类似于分压器电路，在该稳压器中，电阻随负载变化而变化，并提供恒定的输出电压。线性稳压器的一些优点和缺点如下：

优势

输出纹波电压低

响应速度快

噪音更小

弊

效率低

需要大空间

输出电压将始终小于输入电压

1. 串联稳压器

串联稳压器是线性稳压器的一部分，也称为串联通稳压器。串联连接的可变元件，用于保持恒定的输出电压。当您改变串联元件两端的电阻时，可以改变其两端的压降，以确保输出两端的电压恒定。

如串联稳压器的电路图所示，NPN晶体管T1是串联元件，齐纳二极管用于提供基准电压。

当输出电压增加时，基极-发射极电压降低，由于这种晶体管T1导通较少。由于T1导通较少，因此会降低输出电压，从而保持输出电压恒定。

当输出电压降低时，基极-发射极电压增加，由于该晶体管T1传导更多。随着T1的传导更多，它会增加输出电压，从而保持输出电压恒定。

输出电压定义为：

VO = VZ - VBE

Where, VO is the output voltage VZ is Zener breakdown voltage VBE is base-emitter voltage

2. 并联稳压器

未调节电压与串联电阻两端的压降成正比，该压降取决于负载消耗的电流。如果负载的电流消耗增加，基极电流也会减少，因此集电极电流将流过集电极发射极端子，因此通过负载的电流将增加，反之亦然。

并联稳压器的调节输出电压定义为：

VOUT = VZ + VBE

齐纳稳压器

齐纳稳压器更便宜，仅适用于低功率电路。它可用于调节期间浪费的功率量不是主要问题的应用。

一个电阻器与齐纳二极管串联，以限制流过二极管的电流量，输入电压Vin（必须大于齐纳电压）连接，如图所示，输出电压Vout以Vout = Vz（齐纳电压）穿过齐纳二极管。众所周知，当施加的电压高于齐纳的击穿电压时，齐纳二极管开始反向导通。因此，当它开始导通时，它会在其两端保持相同的电压并回流多余的电流，从而提供稳定的输出电压。

开关稳压器

开关稳压器有三种类型：

降压或降压开关稳压器

升压或升压开关稳压器

降压/升压开关稳压器

降压或降压开关稳压器

降压稳压器用于降低输出端的电压，我们甚至可以使用分压器电路来降低输出电压，但分压器电路的效率较低，因为电阻器将能量耗散为热量。我们在电路中使用电容器，二极管，电感器和开关。降压开关稳压器的电路图如下：

当开关进入ON状态时，二极管保持反向偏置，电源连接到电感器。当开关断开时，电感的极性反转，二极管正向偏置并将电感接地。然后通过电感器的电流随斜率减小：

d IL / dt = (0-VOUT) / L

电容器用于防止负载两端的电压降至零。如果我们继续打开和关闭开关，负载两端的平均电压将小于提供的输入电压。您可以通过改变开关器件的占空比来控制输出电压。

Output Voltage = (Input Voltage) * (percentage of time that the switch is ON)

升压或升压开关稳压器

升压稳压器用于对负载两端的电压进行升压。升压稳压器的电路图如下：

当开关闭合时，二极管表现为反向偏置，电感两端的电流不断增加。现在，当开关打开时，电感器将产生一个力，导致电流继续流动，电容器开始充电。通过连续打开和关闭开关，我们将在负载处接收高于输入电压的电压。我们可以通过控制开关的导通（Ton）时间来控制输出电压。

Output Voltage = Input Voltage / Percentage of time that the switch is open

降压-升压开关稳压器

降压-升压开关稳压器是降压稳压器和升压稳压器的组合，它提供的反相输出可以大于或小于提供的输入电压。

当开关导通时，二极管表现为反向偏置，电感器存储能量，当开关关断时，电感器开始释放具有反极性的能量，从而为电容器充电。当电感中存储的能量变为零时，电容器开始以反极性放电到负载中。由于这种降压-升压稳压器也称为反相稳压器。

输出电压定义为

Vout = Vin (D / 1-D)

Where, D is the Duty cycle

因此，如果占空比较低，则稳压器表现为降压稳压器，当占空比高时，稳压器表现为升压稳压器。

稳压器电路实例

正线性稳压器电路

我们使用7805 IC设计了一个正线性稳压器电路。该 IC 具有提供 5V 稳压电源的所有电路。输入电压应至少大于额定值的 2v，例如对于 LM7805，我们至少应提供 7v。

未稳压的输入电压提供给IC，我们在输出端获得稳压。IC的名称定义了其功能，78表示正号，05表示调节输出电压的值。如电路图所示，我们为7805IC提供9V电压，并在输出端稳压+5V。电容器 C1 和 C2 用于过滤。

齐纳稳压器电路

在这里，我们设计了一个使用5.1V齐纳二极管的齐纳稳压器。齐纳二极管用作传感元件。当电源电压超过其击穿电压时，其开始反向导通，并在其两端保持相同的电压并回流额外的电流，从而提供稳定的输出电压。在该电路中，我们提供9V的输入电压，并获得近5.1的稳压输出电压。