稳压器的核心原理是通过负反馈控制回路自动调整其内部元件的工作状态，以抵消输入电压变化和负载电流变化的影响，从而在输出端维持一个稳定且恒定的直流电压。

以下是不同类型稳压器（主要是线性稳压器和开关稳压器）共有的基本工作原理步骤，以及它们的关键差异：

1. 核心要素 - 负反馈控制回路：

   • 基准电压源 (Vref)： 这是稳压器内部的一个非常稳定和精确的电压参考点。它通常由带隙基准等电路产生，基本不受温度、输入电压变化的影响。
   • 输出电压采样： 通过一个电阻分压网络（R1, R2），将稳压器的实际输出电压 (Vout) 按比例分压 (Vsample = Vout * R2 / (R1 + R2)）。
   • 误差检测/比较（误差放大器）： 将采样到的反馈电压 (Vsample) 与内部的基准电压 (Vref) 进行比较。误差放大器计算两者之间的差值（称为误差电压 Verror），并将其放大：Verror = (Vref - Vsample) * G，其中 G 是放大器增益。
   • 调整元件： 这是执行机构，其电阻（或等效阻抗）能被控制信号改变。通常是一个功率晶体管（BJT 或 MOSFET）。
     • 线性稳压器： 调整元件（常称为“传递晶体管”或“调整管”）工作在线性放大区（介于饱和导通和完全关断之间），像一个可变电阻。流过它的电流就是输出负载电流。
     • 开关稳压器： 调整元件（常称为“开关管”或“功率开关”）工作在开关状态（要么完全导通，要么完全关断），像一个高速开关。
   • 控制驱动： 误差放大器输出的误差电压 (Verror) 被用来驱动调整元件。
     • 线性稳压器： Verror 直接控制调整管的基极（或栅极）电流/电压，改变其导通程度（等效电阻大小）。
     • 开关稳压器： Verror 通常输入到一个脉宽调制器。PWM 比较器产生一个占空比 (D) 与 Verror 成比例的方波信号（开关频率很高，如几十KHz到MHz）。这个方波驱动开关管，使其高速通断。

2. 负反馈机制（自动调节过程）：

   • 理想状态： Vsample = Vref -> Verror = 0 -> 驱动信号保持不变 -> Vout 维持稳定。
   • 假设输出电压 (Vout) 试图下降 (例如负载电流变大)：
     1. 采样电压降低 (Vsample↓)： 因为 Vsample ∝ Vout。
     2. 误差增大 (Verror↑)： 因为 Vref 不变，Vsample↓ 导致 (Vref - Vsample)↑，放大后 Verror↑。
     3. 驱动调整元件：
        • 线性稳压器： Verror↑ 使得调整管“开得更大”（等效电阻减小），从而让更多的电流从输入端流向输出端，补偿因负载电流增大引起的压降，使 Vout↑ 回到设定值。
        • 开关稳压器： Verror↑ 使得 PWM 输出方波的占空比 D 增加（即开关管在通断周期内导通的时间比例变长）。
     4. 能量传递（开关稳压器特有）： 开关管导通时，电流通路建立，能量从输入端通过电感和电容向负载传递（也储存在电感中）。开关管关断时，电感释放储存的能量（续流二极管/同步MOS管导通形成回路）继续向负载供电。
     5. 输出电压回升 (Vout↑)：
        • 线性稳压器： 调整管电阻减小直接补偿了压降。
        • 开关稳压器： 占空比 D↑ 意味着在周期内输入能量传递到输出的比例增加（平均输出电压 Vout ≈ D * Vin）。同时，LC 滤波器对开关脉冲进行滤波，输出平滑直流。能量传递增加使得 Vout↑。
   • 同理： 如果 Vout 试图上升（例如负载电流变小或输入电压升高），反馈回路会使调整管“开得更小”（线性）或减小占空比（开关），从而降低输出来维持稳定。
   • 输入电压变化同样控制： 如果输入电压 Vin↑ 或 Vin↓，上述反馈回路同样能感知到 Vout 的微小变化趋势并进行反向调节，使 Vout 保持恒定。

总结关键点：

• 目标一致： 保持输出电压 Vout 恒定，不受 Vin 和 Iload 波动影响。
• 核心机制一致： 基于基准 Vref 的负反馈闭环控制回路是所有稳压器的灵魂。
• 主要差异：
  • 调整元件工作状态： 线性稳压器工作在线性放大区（可变电阻）；开关稳压器工作在开关状态（高速开关）。
  • 能量传递方式：
    • 线性稳压器通过调整管上的压降 (Vin - Vout) 来耗散掉多余的电压实现稳压（效率较低，尤其 Vin - Vout 大时）。
    • 开关稳压器通过控制开关管的通断时间比例（占空比）和LC元件（电感和电容）来储存、传输和滤波能量。它在导通时几乎不耗能，关断时也不耗能（除开关损耗），理论上效率可以很高（>90%）。
  • 元件构成： 开关稳压器需要额外的功率开关管、快速二极管（或同步MOS管）、电感和输出电容。线性稳压器结构更简单，通常只需要调整管、误差放大器、基准和采样电阻（以及输入输出电容）。
  • 效率与散热： 线性稳压器效率不高 (η ≈ Vout / Vin)，多余能量以热形式耗散掉，适用于小电流或压差小的场合；开关稳压器效率高，适用于宽输入范围、大电流、高功率场景，但设计更复杂，电磁干扰(EMI)更大。
  • 输出纹波： 线性稳压器输出纹波极小（等于输入纹波除以PSRR）；开关稳压器输出纹波较大（取决于开关频率和LC滤波器）。

因此，无论哪种拓扑，稳压器之所以能“稳压”，其根本在于那个精密、快速反应的负反馈控制系统，它不断监测输出并与理想基准进行比较，然后驱动调整元件（通过连续调节阻抗或高速通断）来精确补偿任何导致输出偏离的扰动。