了解穩壓器如何工作

一般設計基礎

穩壓器會產生具有恒定預設幅度的固定輸出電壓，無論其輸入電壓或負載條件是否變化。 穩壓器分為兩類： 線性和開關式。

線性穩壓器采用受高增益差分放大器控制的有源(BJT或MOSFET)通流器件(串聯或并聯)。 它將輸出電壓與精密基準電壓源相比較，并對通流器件進行調整以維持恒定的輸出電壓。

開關穩壓器可將直流輸入電壓轉換為施加到電源MOSFET或BJT開關上的開關電壓。 經過濾波的電源開關輸出電壓則反饋到可控制電源開關開啟和關閉時間的電路上，這樣輸出電壓可保持恒定，無論其輸入電壓或負載電流是否變化。

開關穩壓器有哪些拓撲結構?

有三種常見的拓撲結構： 降壓型、升壓型和降壓/升壓型。 其他拓撲結構包括反激式、SEPIC、Cuk、推挽、正向、全橋和半橋拓撲結構。

開關頻率如何影響穩壓器設計?

更高的開關頻率意味著，穩壓器可使用更小的電感和電容。 這還意味著更高的開關損耗和更大的電路噪聲。

開關穩壓器有哪些損耗?

打開和關閉MOSFET所需的功率會引起損耗，并與MOSFET柵極驅動器相關。 同樣，從導通狀態切換至非導通狀態需花費一定的時間，因此會產生MOSFET功耗。 此外，閾值電壓和柵極電壓之間的MOSFET柵極電容充電和放電所需的能量也會引起損耗。

線性和開關穩壓器的常見應用有哪些?

線性穩壓器的功耗與給定輸入和輸出電壓的輸出電流成正比，因此典型效率可為50%或更低。 通過最佳器件，開關穩壓器可實現90%的效率。 然而，線性穩壓器的噪聲輸出遠低于同一輸出電壓和電流要求的開關穩壓器。 通常情況下，相比線性穩壓器，開關穩壓器驅動更高的電流負載。

開關穩壓器如何控制其輸出?

開關穩壓器需要通過某種方式改變其輸出電壓以應對輸入和輸出電壓變化。 一種方法是使用PWM控制相關電源開關的輸入，從而控制其開關時間(占空比)。 工作時，穩壓器的濾波輸出電壓會反饋到PWM控制器來控制占空比。 若濾波輸出發生變化，則施加到PWM控制器上的反饋會改變占空比以維持恒定的輸出電壓。

哪些設計規格對穩壓器IC很重要?

基本參數包括輸入電壓、輸出電壓和輸出電流。 根據具體應用，其他參數可能也很重要，如輸出紋波電壓、負載瞬態響應、輸出噪聲和效率。 線性穩壓器的重要參數包括壓差、PSRR(電源抑制比)和輸出噪聲。