了解穩壓器如何工作

一般設計基礎

穩壓器會(huì )產(chǎn)生具有恒定預設幅度的固定輸出電壓，無(wú)論其輸入電壓或負載條件是否變化。 穩壓器分為兩類(lèi)： 線(xiàn)性和開(kāi)關(guān)式。

線(xiàn)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(lián)或并聯(lián))。 它將輸出電壓與精密基準電壓源相比較，并對通流器件進(jìn)行調整以維持恒定的輸出電壓。

開(kāi)關(guān)穩壓器可將直流輸入電壓轉換為施加到電源MOSFET或BJT開(kāi)關(guān)上的開(kāi)關(guān)電壓。 經(jīng)過(guò)濾波的電源開(kāi)關(guān)輸出電壓則反饋到可控制電源開(kāi)關(guān)開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間的電路上，這樣輸出電壓可保持恒定，無(wú)論其輸入電壓或負載電流是否變化。

開(kāi)關(guān)穩壓器有哪些拓撲結構?

有三種常見(jiàn)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(kāi)關(guān)頻率如何影響穩壓器設計?

更高的開(kāi)關(guān)頻率意味著(zhù)，穩壓器可使用更小的電感和電容。 這還意味著(zhù)更高的開(kāi)關(guān)損耗和更大的電路噪聲。

開(kāi)關(guān)穩壓器有哪些損耗?

打開(kāi)和關(guān)閉MOSFET所需的功率會(huì )引起損耗，并與MOSFET柵極驅動(dòng)器相關(guān)。 同樣，從導通狀態(tài)切換至非導通狀態(tài)需花費一定的時(shí)間，因此會(huì )產(chǎn)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(huì )引起損耗。

線(xiàn)性和開(kāi)關(guān)穩壓器的常見(jiàn)應用有哪些?

線(xiàn)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(guò)最佳器件，開(kāi)關(guān)穩壓器可實(shí)現90%的效率。 然而，線(xiàn)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(kāi)關(guān)穩壓器。 通常情況下，相比線(xiàn)性穩壓器，開(kāi)關(guān)穩壓器驅動(dòng)更高的電流負載。

開(kāi)關(guān)穩壓器如何控制其輸出?

開(kāi)關(guān)穩壓器需要通過(guò)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(guān)電源開(kāi)關(guān)的輸入，從而控制其開(kāi)關(guān)時(shí)間(占空比)。 工作時(shí)，穩壓器的濾波輸出電壓會(huì )反饋到PWM控制器來(lái)控制占空比。 若濾波輸出發(fā)生變化，則施加到PWM控制器上的反饋會(huì )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(tài)響應、輸出噪聲和效率。 線(xiàn)性穩壓器的重要參數包括壓差、PSRR(電源抑制比)和輸出噪聲。