电压和电源调节电路简介

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简介:稳压电路基础知识,涵盖了从简单的电阻到开关降压/升压转换器的所有知识

为了使所有的信号链器件均能正常工作,这就要求每个器件的电源电压都要稳定。电源调节电路主要分为两大类:a)线性调节电路和b)开关调节电路。虽然线性电压控制器在通常情况下效率最低,但其产生的噪声也是最少的,请参见图1。

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图1线性稳压器基本原理

如果负载电流要求不随时间变化而变化且非稳压输入电源电压稳定,那么图中的一个简单的串联电阻就可以对电路的电源电压进行调节。然而,在现实世界中实现这样的条件是不可能的。图2所示电路提供了一种有源控制方案

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图2有源稳压器

齐纳二极管(Z1)在运算放大器正输入端提供了一个稳定的参考电压。该运算放大器会一直调节其输出,直到由R2-R3分压器形成的负输入端上的采样电压等于齐纳电压为止。然后,在一个宽泛的负载电流和输入电压范围内保持输出电压控制。然而不幸的是这样的电路效率并不是很高,利用开关稳器可将效率大大提高。

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图3降压开关转换器[请参见下文中的视频链接]

图3中的电路为降压转换器(属于DC/DC开关转换器),其会产生一个低于输入电压的输出电压(请点击此处参见视频)。该周期以开启Q1开始,因此电源电流流经Q1和L1至负载。流经L1的电流会在L1内部产生了一个磁场能量存储。控制器在适当的开关点处开启Q1,这样存储在L1中的能量现在就作为一个可以继续为负载供应电流的电源了。

随着L1中磁场的减弱,输出电压将降至一个设置点,且Q1被重新开启以复原输出。在Q1处于关闭的状态期间,电流回流经续流二极管D1。在线性旁路稳压器中,随着旁路元件温度的升高能量逐渐减少。但是,在开关稳压器中,电感起了一个存储元件的作用。

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图4升压开关稳压器[请参见下文中的视频链接]

(点击图像可以放大)

图4中的升压开关稳压器产生了一个高于输入电压的输出电压(请点击此处参见小视频)。在第一个阶段,Q1处于开启状态,因此输入电流在L1中形成了一个磁场。由于二极管D1的反向偏置,输出与L1电路被隔离开来。所有供给到负载的电流均来自输出电容Cout。在运行的第二个阶段,Q1处于开启状态且L1的能量被添加到输入电压以产生一个高于输入电压的输出电压。

两个开关稳压器的控制器采用不同的算法以确定不同阶段的开关点,从而使开关稳压器实现高于90%的效率。

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