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電路中的穩(wěn)壓器有什么作用?如何連接穩(wěn)壓器?

科技觀察員 ? 來源:英銳恩 ? 作者:英銳恩 ? 2023-07-06 11:00 ? 次閱讀
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我們在開發(fā)電子產品的時候,電路經常會用到穩(wěn)壓器。簡單來講,穩(wěn)壓器是將電壓轉換為較低(或較高)電平的組件。比如想做一個便攜式USB充電器,如果你想使用9V電池,但電路中需要5V,你就可以使用一個穩(wěn)壓器,將9V作為輸入并穩(wěn)定的輸出5V電壓。

再舉個例子,如果正在構建的電路需要不同的電壓電平。假設你的電路帶有需要5V的單片機和需要12V的電機。你可以只使用一個12V電源并添加一個為單片機提供5V電壓的穩(wěn)壓器就可以。

Voltage-regulator-circuit.png

一、如何連接穩(wěn)壓器?

通常,需要一些額外的組件連接到電壓調節(jié)元件,以使輸出更加穩(wěn)定,一般需要至少一兩個電容器。但這取決于電路需求,在規(guī)格書中就能找到有關如何連接特定電壓調節(jié)元件的信息。

例如,電壓調節(jié)器7805便是一種常見的電壓調節(jié)元件,它可以提供5V輸出。從7805規(guī)格書中,可以找到需要兩個電容器的示例電路:

7805-circuit-simple.png

*具有5V輸出的電壓調節(jié)器

二、穩(wěn)壓器的類型

有兩種常見類型的穩(wěn)壓器值得了解:

(1)線性穩(wěn)壓器

(2)DC-DC開關穩(wěn)壓器。

線性穩(wěn)壓器是最簡單的穩(wěn)壓器,只需要幾個電容器和一兩個電阻器即可工作。

線性穩(wěn)壓器的示例是具有可調輸出電壓的7805和LM317。

LM317-circuit-simple.png

*輸出可調LM317電路

DC-DC開關穩(wěn)壓器稍微復雜一些,需要一個電感和一個二極管才能工作,比如LM2596。

兩者的主要區(qū)別在于線性穩(wěn)壓器比開關穩(wěn)壓器浪費更多的功耗。因此,如果不提供良好的冷卻,線性穩(wěn)壓器很容易變熱。此外,開關穩(wěn)壓器是唯一可以提供比放入的輸出電壓更高的輸出電壓的穩(wěn)壓器,而線性穩(wěn)壓器只能提供較低的輸出電壓。

三、線性穩(wěn)壓器的工作原理

設計線性穩(wěn)壓器的方法有很多,下面可能是最簡單的一種:

voltage-regulator-simple.png

輸出將始終是二極管的齊納電壓減去晶體管的VBE電壓。VBE通常在0.6V至0.7V左右。因此,使用5.6V齊納二極管,你將獲得大約5V的輸出電壓。

如果輸出電壓超過5V,則意味著VBE變低。這將使晶體管降低電流,使電壓再次下降。如果輸出低于5V,則會發(fā)生相反的情況。

四、開關穩(wěn)壓器的工作原理

另一種主要類型是開關穩(wěn)壓器。這是也是一種電壓調節(jié)器,它可以打開和關閉輸入電壓,并使用一些帶有電感器智能電路技巧以更節(jié)能的方式轉換電壓。

有3種主要類型:

(1)降壓轉換器:可以轉換為較低的電壓。

(2)升壓轉換器:可以轉換為更高的電壓。

(3)降壓-升壓轉換器:可以轉換為更低和更高的電壓。

以下是降壓轉換器的基本概念:

Buck-converter.gif

當按下開關時,電流從電池流入電感器、電容器和負載。電感器和電容器都充電。當開關釋放時,電感和電容中儲存的能量為負載提供電流。

在現(xiàn)實生活中,開關被晶體管取代。并且有一種傳感機制可以檢查輸出電壓并更快地打開和關閉晶體管(以獲得更高的電壓)或更慢(獲得更少的電壓)。

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