1.功率調(diào)節(jié)概述

　　現(xiàn)代AC-DC和DCDC轉(zhuǎn)換器通過(guò)有效的功率轉(zhuǎn)換，為許多電子儀器，設(shè)備和系統(tǒng)提供了受控制的，安全的，高度穩(wěn)壓的直流電源。幾年前，變壓器，整流器和線性穩(wěn)壓器還是功率轉(zhuǎn)換技術(shù)界的主流產(chǎn)品。但是就如同LED逐漸代替了普通燈泡，DC-DC轉(zhuǎn) 換器也逐漸取代了線性穩(wěn)壓器，初級(jí)端的開(kāi)關(guān)控制也逐漸取代了主流的50Hz變壓器。過(guò)去十年中，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器技術(shù)得到極大的改進(jìn)：新的電路，部件和材料被應(yīng)用其間。這些改進(jìn)使我們可以得到更好的電子性能，熱力性能，同時(shí)大大減小了電源的尺寸，重量以及成本。時(shí)至今日，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器已被大量的使用，成為了DC-DC和AC-DC功率轉(zhuǎn)化中最普遍的技術(shù)。

　　1.1線性穩(wěn)壓器

　　線性穩(wěn)壓器的功能是將一-個(gè)穩(wěn)定的或者不穩(wěn)定的輸入源電壓轉(zhuǎn)換為一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓。正常工作時(shí)，即使輸入端的電壓出現(xiàn)巨大的波動(dòng)，輸出端的電壓仍可以保持穩(wěn)定。這意味著穩(wěn)壓器不只可以過(guò)濾基頻上的輸入紋波，還可以過(guò)濾hi次或十次諧頻上的輸入紋波。這種穩(wěn)壓器的局限在于內(nèi)部誤差放大反饋電路（error amplifier feedback cir-cuit）的反應(yīng)速度。

　　大多數(shù)的線性穩(wěn)壓器是用閉環(huán)控制的。這種穩(wěn)壓器如圖1.1所示。傳導(dǎo)晶體管（passtransistor）是其中的穩(wěn)壓元件一-它的內(nèi)阻可變性可以有效的限制從輸入端流至輸出端的電流。為了得到想要的輸出電壓值，我們可以這樣選擇R/Ry的值，使其在放大器反相輸入端的電壓等于放大器正相輸入端的參考電壓Vr誤差放大反饋回路的作用是使兩個(gè)輸入端之間的電壓差保持為0.

　　如果負(fù)載減小或輸入電壓增大，那么輸出端電壓將變大，放大器反相輸入端的電壓將高于其正相輸入端的電壓V，誤差放大器輸出端的電壓為負(fù)值，傳導(dǎo)晶體管的基極電壓變小，最終晶體管的輸出電壓也將變小。又如果，負(fù)載增大或輸入電壓減小，放大器反相輸入端的電壓將下降，小于其E相輸入端的電EVE傳導(dǎo)晶體管的基極電壓和輸出電壓變大，從而補(bǔ)償了原本下降了的輸出端電壓。因此一個(gè)反饋回路可以同時(shí)調(diào)整由輸入電壓變化（線路調(diào)整Line regulation） 和負(fù)載變化（負(fù)載調(diào)整Load regulation）所引起的電壓變化。這里必須強(qiáng)調(diào)，為了提供--個(gè)穩(wěn)定且精準(zhǔn)的輸出電壓，爹考電壓VE必領(lǐng)非常穩(wěn)定，并具有極佳的溫度系數(shù)。如果印刷電路板布局良好，那么輸出電壓波動(dòng)/噪音可以小于50uVp-p。

　　圖1.1是一個(gè)3引腳穩(wěn)壓器，其中沒(méi)有畫(huà)出短路保護(hù)電路。如果穩(wěn)壓器的輸出端與地短接，晶體管將完全導(dǎo)通，從輸入端流至輸出端的電流將非常大，所以需要一 一個(gè)內(nèi)部的次級(jí)保護(hù)電路來(lái)限制電流（ 如圖1.2所示）。電流限制是通過(guò)感應(yīng)電阻Rs上的壓降來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)導(dǎo)通電流過(guò)大時(shí)，電壓超過(guò)0.7V，晶體管Q，將導(dǎo)通并從晶體管Q：“偷走”電流，從而實(shí)現(xiàn)減小激勵(lì)和限制輸出電流的功能，這里L(fēng)NTT = 0.7V/Rs.

　　最大允許電流應(yīng)當(dāng)被設(shè)定為-一個(gè)高于正常操作時(shí)的最大電流的值。-般情況下，電流上限被設(shè)定為150%一200%的額定電流。由于穩(wěn)壓器在整個(gè)短路過(guò)程中都處于工作狀態(tài)，所以這期間穩(wěn)壓器其實(shí)一直處于過(guò)載狀態(tài)。

　　傳導(dǎo)品體管在過(guò)熱燒毀前，過(guò)熱保護(hù)電路會(huì)使其停止工作，所以一 -些廉階的線性穩(wěn)壓器的“短路保護(hù)”僅僅通過(guò)熱保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種保護(hù)電路也許可以保護(hù)穩(wěn)壓器，但是初級(jí)電源也許會(huì)因過(guò)熱而出現(xiàn)故障，如果在設(shè)計(jì)初級(jí)電源時(shí)，沒(méi)有考慮從穩(wěn)壓器短路到保護(hù)電路切斷穩(wěn)壓器期間加何處理這個(gè)短路電流。