什么是穩(wěn)壓器？

穩(wěn)壓器是一種能夠自動調(diào)整輸出電壓的供電電路或供電設(shè)備。其作用是將波動較大和達(dá)不到電器設(shè)備要求的電源電壓穩(wěn)定在設(shè)定值范圍內(nèi)，使各種電路或電器設(shè)備能在額定工作電壓下正常工作。

穩(wěn)壓器由調(diào)壓電路、控制電路及伺服電機(jī)等組成。當(dāng)輸入電壓或負(fù)載變化時，控制電路進(jìn)行取樣、比較、放大，然后驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，使調(diào)壓器碳刷的位置改變，通過自動調(diào)整線圈匝數(shù)比，從而保持輸出電壓的穩(wěn)定。

此外，穩(wěn)壓器的作用還包括：

1. 保護(hù)本機(jī)各項功能的精準(zhǔn)度：采用CPU監(jiān)控，保護(hù)本機(jī)各項功能的精準(zhǔn)度。用戶可按現(xiàn)場電壓波動范圍、負(fù)載特性而調(diào)整穩(wěn)壓速率（反應(yīng)時間），以邏輯脈沖電路控制方式達(dá)到最佳穩(wěn)壓效果。
2. 寬泛的穩(wěn)壓范圍：智能穩(wěn)壓器實際輸入額定電壓值的±15%（323V~~437V）。
3. 高的穩(wěn)壓精度：穩(wěn)壓后電壓輸出誤差值小于±1%。
4. 快速的響應(yīng)時間：電壓穩(wěn)壓之速度小于100ms，調(diào)節(jié)速度≥25V/S。
5. 強(qiáng)大的過載能力：可容許150%以上瞬間超載，且不造成大的電壓降。
6. 優(yōu)質(zhì)的調(diào)節(jié)變壓器：智能穩(wěn)壓器采用H級優(yōu)質(zhì)材料，精湛的工藝，確保產(chǎn)品品質(zhì)，使用壽命超過十萬小時。
7. 三相分調(diào)：在電壓不平衡且諧波條件下，三相電壓獨立調(diào)節(jié)維持負(fù)載三相電壓平衡，相位角不平衡達(dá)30%時可修正平衡至2%以內(nèi)。

總的來說，穩(wěn)壓器是一種非常重要的電力設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、油田、鐵路、建筑工地、學(xué)校、醫(yī)院、郵電、賓館、科研等部門的電子計算機(jī)、精密機(jī)床、計算機(jī)斷層掃描攝影等需要電源穩(wěn)定電壓的場所。

下面小編分享一些典型穩(wěn)壓器電路圖，以及簡單分析它們的工作原理。

典型穩(wěn)壓器電路圖分享

1、適用于USB供電設(shè)備的降壓電荷泵穩(wěn)壓器電路圖

這是用于 USB 供電設(shè)備的降壓電荷泵穩(wěn)壓器電路。該電路的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)是電路面積。為了解決這個問題我們可以采用電荷泵降壓電路。該電路僅需要電荷泵控制器和四個陶瓷電容器。由于陶瓷電容器的成本較低，因此它是一種低成本電路。

兩個飛跨電容器通過控制器使用的內(nèi)部 FET 以各種并聯(lián)或串聯(lián)配置連接。他們會將能量轉(zhuǎn)儲到輸出中。內(nèi)部 FET 根據(jù)負(fù)載和輸入電壓自動配置。當(dāng)負(fù)載大于150mA時，控制器將充當(dāng)LDO并停止使用電容器。該電路的最大限制為0.25A，因此該電路僅用于低功率應(yīng)用。對于輕負(fù)載（1mA 至 50mA），該電路的效率為 80-90%。當(dāng)工作在LDO模式時，它會下降到65%。

2、LM317低成本3A開關(guān)穩(wěn)壓器電路圖

此處原理圖中所示的開關(guān)穩(wěn)壓器電路可以是滿足高效率要求的電子電路設(shè)計的低成本解決方案。與其他使用專用集成電路（IC）的開關(guān)穩(wěn)壓器電路不同，該電路使用標(biāo)準(zhǔn)線性穩(wěn)壓器LM317 IC。

LM317穩(wěn)壓IC提供穩(wěn)定的內(nèi)部電壓基準(zhǔn)，并提供調(diào)整方法。這種寬范圍的輸出電壓調(diào)節(jié)使其適合實驗室應(yīng)用中的通用電源。

C1 和 C4 最好使用低等效串聯(lián)電阻 (ESR) 的優(yōu)質(zhì)電容器，因此您可以為它們使用鉭電容器。可以使用標(biāo)準(zhǔn)電解電容器，但至少使用 10 倍高值進(jìn)行補償，C4 為 1000uf，C1 為 470uF。 C1 和 C4 使用額定值為 50V 的電容器。

3、5V FET穩(wěn)壓器電路圖

使用 FET 和兩個附加晶體管（級聯(lián)以提高增益），可以形成 5V FET 穩(wěn)壓器。附加的 Tr2 和 Tr3 晶體管將改善輸出電流處理能力并降低輸出阻抗。對于高達(dá) 60 mA 的負(fù)載電流變化，輸出電壓僅偏差 0.1V，這是由負(fù)載電阻變化通過 R2 和 R1 影響 FET 柵源電壓引起的。

調(diào)節(jié)原理（工作原理）可以用簡單的方式解釋：最初，R2 上沒有電流，因此柵源電壓為零，因此 FET 將導(dǎo)通。一旦 FET 導(dǎo)通，R2 上就會產(chǎn)生電壓，這會導(dǎo)致柵源電壓變?yōu)樨?fù)值。隨著電壓增加，該負(fù)電壓變得更加負(fù)，直到柵源電壓達(dá)到 FET 的截止電平。

此時，R2 兩端的電壓穩(wěn)定，因為增加更多電流將使 FET 降低其電導(dǎo)率，而減少電流將使柵極電壓上升（更正）并增加 FET 的電導(dǎo)率。 Tr2和Tr3晶體管所做的無非就是增強(qiáng)FET的動作，每當(dāng)FET試圖傳導(dǎo)更多電流時，R3 上的電壓將增加，并使晶體管向輸出提供額外的電流。

可以微調(diào) R1 以調(diào)整輸出電壓。基本原理是，F(xiàn)ET 將保持 R2 兩端的電壓等于 FET 的截止電平，并且?guī)缀跛辛鹘?jīng) R2 的電流都將流經(jīng) R1，因為流向 FET 柵極的電流可以忽略不計。

我們可以看到，輸出電壓是 R1 兩端的電壓和 R2 兩端的電壓之和，因此輸出電壓為：我們可以看到，輸出電壓是 R1 兩端的電壓和 R2 兩端的電壓之和，因此輸出電壓為：我們可以看到，輸出電壓是 R1 兩端的電壓和 R2 兩端的電壓之和，因此輸出電壓為：

Vout=電流*(R1+R2)；

Vout=[(Vcut-off)/R1]*(R1+R2)；

假設(shè)如果 FET 的截止電壓為 -2V，那么我們必須將 R1 調(diào)整為 1.5k 以獲得 5V 輸出。

4、帶運算放大器和晶體管的穩(wěn)壓器電路圖

通過反饋，我們可以做得更好并實現(xiàn)近乎完美的電壓源。我們可以從下面的電路中看到這個原理。在輸出或電壓基準(zhǔn)上使用分壓器，將輸出電壓與精確的電壓源（例如 2.5V LM336）進(jìn)行比較，以獲得所需的電壓，并且差值驅(qū)動運算放大器，運算放大器通過控制通晶體管。

該電路具有電流限制功能，可防止輸出短路。當(dāng)電流檢測 33 歐姆電阻兩端的電壓上升到足以導(dǎo)通 Q2（約 0.7 V）時，Q2 從運算放大器輸出汲取額外電流。運算放大器試圖維持輸出電壓，但最終會飽和，然后輸出電壓會下降。發(fā)生這種情況時，1K 電阻器用于幫助放大器飽和（無論如何它都會飽和，因為輸出只能提供約 20 mA 的電流，但電阻器的作用更溫和）。實際上，所有先進(jìn)的電壓調(diào)節(jié)器都包括電流限制以及其他針對不幸事件的保護(hù)功能。

5、1.5V微功耗CMOS穩(wěn)壓器電路圖

LP3992 是微功耗 CMOS 穩(wěn)壓器，輸入范圍為 1.9 至 5.2V，可產(chǎn)生 1.5V 輸出。該穩(wěn)壓器適合需要電池供電、低靜態(tài)電流、低噪聲和便攜式的精確輸出電壓的應(yīng)用。該穩(wěn)壓器的精度為 1.5 ± 0.009V，該器件的輸出電流為 30mA。 LP3992 還配備熱和短路關(guān)斷保護(hù)。當(dāng)發(fā)生短路或過熱時，該調(diào)節(jié)器將關(guān)閉。

LP3992 采用 SOT23-5 封裝，可使用小至 1.0uF 的陶瓷電容器保持穩(wěn)定。該器件可以使用關(guān)斷引腳處的邏輯信號來關(guān)斷。它可以在 -40°C 至 +125°C 的溫度范圍內(nèi)正常運行。