調壓器的定義及工作原理

大多數集成電路需要一個(gè)穩定的電壓，他們可以工作。它們有自己的工作電壓，不管是基本邏輯門(mén)還是復雜的微處理器。3.3V、5V和12V是最常見(jiàn)的工作電壓。雖然我們有可以作為電壓源的電池和直流適配器，因為他們的電壓不受控制，大多數時(shí)候它們不能直接應用到我們的電路設計中。

比如說(shuō)，我們有一個(gè)9V的電池，但是我們需要控制一個(gè)5V的繼電器，這個(gè)繼電器顯然在5V下工作。我們在這里干什么？

你還記得你上學(xué)的時(shí)候，我們被告知電阻電壓會(huì )下降。根據歐姆定律只使用電阻來(lái)降低電壓，這不是一個(gè)簡(jiǎn)單的解決辦法嗎？但是，根據流經(jīng)它們的電流，電阻器會(huì )降低電壓。當你的部分開(kāi)始消耗較少的電流時(shí)，它就會(huì )迅速上升并破壞電壓。

你需要更好的東西；電壓，與負載電流無(wú)關(guān)。分壓器是下一個(gè)最簡(jiǎn)單的修理你的頭。這涉及到兩個(gè)電阻，但嘿，如果能塞進(jìn)它們也能工作。另一個(gè)麻煩的問(wèn)題：當您的部件開(kāi)始吸收如此多的電流時(shí)，分壓器輸出下降 - 頂部電阻器跟不上電流需求. 現在你真的開(kāi)始希望你在學(xué)校里聽(tīng)說(shuō)過(guò)這個(gè)。通過(guò)降低電阻值，您可能會(huì )解決這個(gè)問(wèn)題，但這會(huì )使兩個(gè)電阻消耗過(guò)多的電流，可能會(huì )破壞您的當前預算并變得過(guò)熱并有立即發(fā)生故障的風(fēng)險。

還有什么可以做的？放大！當然，你得花上幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間來(lái)做這方面的講座。作為電壓跟隨器，為什么不加一個(gè)NPN晶體管呢？分壓器的偏壓可以接在基礎上，12V的軌道輸入可以連接到集電極，輸出可以連接到****極部分，這樣，問(wèn)題就解決了。

當然，修復是有效的，但它給您留下了一種煩人的感覺(jué)——您已經(jīng)使用了三件，并且您在檢查 12V 電源軌的性能上是否完美地重復了錯誤。當然，這是一個(gè)放大器，它沒(méi)有智力來(lái)補償自己。您可以用齊納二極管替換分壓器的底部電阻器，但正確偏置齊納二極管所需的電流（針對溫度系數和漂移等）幾乎與您的部件消耗的一樣多，這是毫無(wú)意義的。

難道沒(méi)有更簡(jiǎn)單的方法嗎？黑盒子不需要任何東西來(lái)降低電壓?jiǎn)?？?lèi)似的壓力循環(huán)（包括我）已經(jīng)影響了世界各地數百萬(wàn)的EEE。當然，并非所有的問(wèn)題都與電壓下降有關(guān)，但EEE實(shí)驗室在類(lèi)似情況下到處都很流行！

但很幸運，需要的正是這部分。除了最早的商業(yè)化的電壓調節器外，電流調節器也是最早實(shí)現的。

如果你看過(guò)電壓調節器的數據表，你會(huì )驚訝地發(fā)現，它們的電路設計可以降低電壓并保持清潔——一個(gè)穩定的電壓調節器，反饋和補償放大器，以及半個(gè)好的功率維爾。當然，如果我們能夠在我們自己的手機里塞進(jìn)這么多的技術(shù)，為什么不做一個(gè)帶有電壓控制的to-92套件呢？

有些電池的耗電量不超過(guò)幾mA，這是百萬(wàn)分之一安培的千分之一！他們一天比一天強壯。更妙的是，有些還配有短路和過(guò)熱保護，使它們萬(wàn)無(wú)一失。

正如我們在上一節中所看到的，電壓調節器的主要作用是將較大的電壓降到較小的電壓，并保持其穩定，因為調節電壓用于為（敏感）電子設備供電。

如上所述，電壓調節器本質(zhì)上是一個(gè)增強的****極跟隨器——一個(gè)與穩定基準相連的晶體管，它輸出恒定的電壓，從而降低剩余電壓。

它們還有一個(gè)內置的誤差放大器，可以對輸出電壓進(jìn)行采樣（再次通過(guò)分頻器），將其與參考電壓進(jìn)行比較，計算出差值，并相應地驅動(dòng)輸出晶體管。這與電壓分壓器相去甚遠，它忠實(shí)地復制輸入信號，但幅度較小。你不想看到你的直流電壓軌道上覆蓋著(zhù)交流紋波。

一個(gè)高增益的晶體管是理想的，因為功率晶體管在兩位數范圍內增益可憐，驅動(dòng)起來(lái)非常痛苦。通過(guò)使用達林頓晶體管和最近的mosfet，這一問(wèn)題得到了解決。由于這些類(lèi)型需要較少的電力驅動(dòng)，因此總體電流消耗減少。這是平衡的事實(shí)，很少的電流往往被內部使用的參考電壓吸收。

當輸出未加載時(shí)，調節器吸收的驅動(dòng)所有內部電路的電流稱(chēng)為靜態(tài)電流。沉默的電流越低，就越強。

在功率輸出電平上有三個(gè)晶體管，其中兩個(gè)采用達林頓配置，另一個(gè)作為電流限制單元，這就是這些調節器的設計方式。連續的CE結加起來(lái)，整個(gè)調節器的電壓降約為2V。

這個(gè)電壓稱(chēng)為電壓降，即調節器停止控制的電壓。

當電壓降為0.4V時(shí)，你可以找到稱(chēng)為L(cháng)DOs或低壓差調節器的設備，因為它們使用MOSFET開(kāi)關(guān)。

說(shuō)得夠多了，現在來(lái)看看這些細節的實(shí)際應用。

78XX系列是最常見(jiàn)的電壓調節器系列。例如，7805是5V調節器，7812是12V調節器。78后面的兩個(gè)數字反映調節器的輸出電壓。從3.3V到24V的廣泛范圍涵蓋了輸出電壓與固定穩壓器和愉快的值，如5V，6V，9V，15V和18V可用。

在大多數情況下，這一系列的調節器是不錯的，他們可以處理高達30V的輸入電流和高達1A的輸出電流取決于套件。將輸入針腳連接到輸入電壓，將輸出針腳連接到需要較低電壓的裝置上，當然，還要將接地針腳接地。它們非常容易使用。

由于反饋放大器“拒絕”輸入紋波和噪聲，以確保它們不會(huì )轉移到輸出端，因此去耦電容器在這里是可選的。但是，如果您的設備消耗的電流超過(guò)幾十毫安，建議輸入和輸出至少4.7uF，最好是陶瓷。

使用這些調節器，人們所做的一件奇怪的事情就是制造初級的手機充電器。只需在輸入端加一個(gè)9V的電池，在輸出端加一個(gè)合適的USB接口，你就可以為自己準備一個(gè)應急手機充電器了。由于芯片上內置的熱安全性，這種設計非常健壯。

這類(lèi)電壓調節器的一個(gè)積極的方面是，引線(xiàn)幾乎可以互換，因此可以插入式更換?，F在，大多數印刷電路板上的晶體管封裝都是電壓調節器，因為它們很容易用于其他項目。

性能電流受到軟件包和安裝方式的嚴重限制，是一個(gè)很容易克服實(shí)用程序的限制。

這些調節器有高電流版本，但很難識別。

DC-DC開(kāi)關(guān)變換器是唯一能夠輸出高電流的機器，但其性能噪音數字非常糟糕。

有可能建立自己的大電流線(xiàn)性穩壓器，但不可避免地你會(huì )遇到上述所有問(wèn)題。

幸運的是，有一些額外的位，有一個(gè)方法'劫持'一個(gè)正常的調節器和增加目前的產(chǎn)品。

大多數的修改包括在調節器上插入一個(gè)旁路晶體管，如下圖所示，用輸入驅動(dòng)基極。

使用三端穩壓器是非常愉快和簡(jiǎn)單的，但是如果你想要10.5V或13V這樣的非標準輸出電壓呢？

當然，固定的調節器或多或少會(huì )被劫持，但必要的電路非常復雜，超出了簡(jiǎn)單的首要目標。

現有的設備可以為我們完成這項工作，其中LM317是最常見(jiàn)的。

LM317就像其他線(xiàn)性調節器一樣，有輸入和輸出引腳，只是有一個(gè)引腳名為“調整”而不是一個(gè)接地引腳。該管腳的作用是通過(guò)分壓器的輸出接收輸入，使該管腳始終處于1.25V的電壓，我們可以通過(guò)改變電阻值來(lái)獲得各種電壓。該數據表還指出，“消除了保持的幾個(gè)固定電壓”，但這只適用于，當然，如果你能負擔得起這兩個(gè)電阻。

這種可調穩壓器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它們也可以作為連續電流源，只需稍微改變一下配置。

調節器的目的是在整個(gè)輸出電阻中保持恒定的1.25V電壓，從而通過(guò)在輸出引腳上連接一個(gè)電阻，將調整引腳連接到電阻器的另一端來(lái)保持輸出端的恒定電流，如圖所示。對于二極管激光器組，這種簡(jiǎn)單的電路非常常見(jiàn)。

這也可以通過(guò)固定的穩壓器來(lái)實(shí)現，但壓降過(guò)高（實(shí)際上是額定輸出電壓）。然而，如果你絕望的話(huà)，它們也能在緊要關(guān)頭工作。

線(xiàn)性調節器最大的優(yōu)點(diǎn)是它們的簡(jiǎn)單性；再說(shuō)什么都不重要。然而，它們也有自己的局限性，就像所有好的芯片一樣。

線(xiàn)性穩壓器的工作反饋就像可變電阻，降低任何不需要的電壓。牽引時(shí)，與負載相同的電流。這些浪費的能量被轉化為熱能，使得這些調節器在高電流下變得溫暖而低效。

例如，一個(gè)5V的穩壓器，一個(gè)12V輸入，在1A下運行，它的功率損耗是（12V-5V）*1A，這是7W！這浪費了大量的能源，而這僅僅是58%的產(chǎn)量！

因此，調節器在高輸入輸出電壓差或高電流時(shí)的能量效率很低。

在一系列降低輸出電壓（達到所需電壓值）中使用多個(gè)調節器，可以解決輸入輸出差分電壓?jiǎn)?wèn)題，從而逐步降低電壓。雖然總的功率耗散與有一個(gè)調節器相同，但熱負荷分布在所有設備上，從而降低了整體工作溫度。

通過(guò)使用開(kāi)關(guān)電源，可以解決功率和效率的限制，但選項取決于應用，對于何時(shí)使用哪種電源沒(méi)有直接的規則。

1電壓調節器中的壓降或凈空是多少？

一個(gè)線(xiàn)性調節器，如著(zhù)名的7805輸出5.0伏。電壓降規格為2伏，最大2.5伏。這意味著(zhù)只要輸入未經(jīng)調節的電壓高于5伏的調節輸出電壓2到2.5伏，它就會(huì )調節5伏，這就給了它2伏（7減5）的凈空。

凈空被認為是它能保持的最小輸入輸出差。如果調節器的輸入電壓下降到4.5伏，則輸出電壓約為5.5伏。這意味著(zhù)，計算二極管下降，紋波振幅，你必須保持高于下降電壓，否則你會(huì )看到你的輸出紋波。

2電壓調節器是如何工作的？

它的工作原理是檢測錯誤。交流發(fā)電機通過(guò)電壓互感器得到的輸出電壓，然后經(jīng)過(guò)整流、濾波和與基準電壓比較。實(shí)際電壓和參考電壓之間的差稱(chēng)為誤差電壓。這個(gè)誤差電壓由放大器放大，然后提供給主勵磁機或副勵磁機。

因此，放大的誤差信號通過(guò)降壓或升壓作用（即控制電壓波動(dòng)）來(lái)控制主勵磁機或副勵磁機的勵磁。勵磁機輸出控制通向主交流發(fā)電機終端電壓的控制。

3電壓調節器能把交流電轉換成直流電嗎？

取決于所使用的拓撲和電路元件。

把交流電轉換成直流電的電路叫做整流器。附加電路如buck-boost變換器可以用來(lái)調節直流電。

在一般意義上，大多數電壓調節器是為交流系統而銷(xiāo)售的。它們是一種背靠背變換器，它將交流電整流成直流電，然后在適當改變波形后將直流電逆變成交流電?？梢栽谡麟A段之后獲得中間直流輸出，并通過(guò)進(jìn)一步的電路對其進(jìn)行適當的修改。

4電壓調節器有兩種類(lèi)型？

使用兩種類(lèi)型的調節器：步進(jìn)調節器（其中開(kāi)關(guān)調節電流供應）和感應調節器（其中感應電機提供二次連續調節電壓，以平衡饋線(xiàn)中的電流變化）。

5如何使用調壓器？

第一個(gè)0.33uF電容器將線(xiàn)路上的任何交流噪聲短路到地面，并將信號清理干凈，以供我們的調節器輸入。在這個(gè)5V的電路中，電壓降到5V。

6穩壓器和穩壓器有什么區別？

基本上，沒(méi)有大的區別。穩壓器的輸入電壓范圍有限，主要用于低功率設備，而調節器的輸入電壓范圍更高，適用于中功率和高功率設備。兩者都能確保穩定的輸出電壓。穩定器是一種電壓調節器。

7電壓調節器用在哪里？

電子調壓器存在于計算機電源等設備中，它們穩定處理器和其他元件使用的直流電壓。在汽車(chē)交流發(fā)電機和中央發(fā)電站發(fā)電廠(chǎng)，電壓調節器控制發(fā)電廠(chǎng)的輸出。

8電壓調節器故障的原因是什么？

調節器整流器故障的原因有很多。。。接地連接對于良好的電壓很重要，如果電壓有故障，調節器整流器可能會(huì )熱運行。接地不良、蓄電池連接腐蝕以及蓄電池連接不良或松動(dòng)都會(huì )導致電壓故障。

9自動(dòng)電壓調節器的作用是什么？

自動(dòng)電壓調節器（AVR）是一種電子裝置，它在相同的負載下保持電氣設備的恒定電壓水平。AVR調節電壓變化以提供穩定、可靠的電源。

10電壓調節器能用多久？

在大多數情況下，儀表電壓調節器應該在汽車(chē)的使用壽命內使用。就像汽車(chē)的任何其他電氣部件一樣，最終，這個(gè)電壓調節器將開(kāi)始顯示出損壞的跡象。