線性穩(wěn)壓電源工作原理普及

什么是線性穩(wěn)壓電源？線性穩(wěn)壓電源工作原理是什么？根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài)，我們常把穩(wěn)壓電源分成兩類：線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。此外，還有一種使用穩(wěn)壓管的小電源。這里說的線性穩(wěn)壓電源，是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下的直流穩(wěn)壓電源。調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下，可這么來理解：RW(見下面的分析)是連續(xù)可變的，亦即是線性的。而在開關(guān)電源中則不一樣，開關(guān)管(在開關(guān)電源中，我們一般把調(diào)整管叫做開關(guān)管)是工作在開、關(guān)兩種狀態(tài)下的：開——電阻很小；關(guān)——電阻很大。工作在開關(guān)狀態(tài)下的管子顯然不是線性狀態(tài)。

線性穩(wěn)壓電源是比較早使用的一類直流穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓直流電源的特點(diǎn)是：輸出電壓比輸入電壓低；反應(yīng)速度快，輸出紋波較小；工作產(chǎn)生的噪聲低；效率較低(現(xiàn)在經(jīng)常看的 LDO 就是為了解決效率問題而出現(xiàn)的)；發(fā)熱量大(尤其是大功率電源)，間接地給系統(tǒng)增加熱噪聲。

工作原理：我們先用下圖來說明線性穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)電壓的原理。如下圖所示，可變電阻 RW 跟負(fù)載電阻 RL 組成一個(gè)分壓電路，

輸出電壓為：Uo=Ui×RL/(RW+RL)，

因此通過調(diào)節(jié) RW 的大小，即可改變輸出電壓的大小。請注意，在這個(gè)式子里，如果我們只看可調(diào)電阻 RW 的值變化，Uo 的輸出并不是線性的，但如果把 RW 和 RL 一起看，則是線性的。還要注意，我們這個(gè)圖并沒有將 RW 的引出端畫成連到左邊，而畫在右邊。雖然這從公式上看并沒有什么區(qū)別，但畫在右邊，卻正好反映了“采樣”和“反饋”的概念 ---- 實(shí)際中的電源，絕大部分都是工作在采樣和反饋的模式下的，使用前饋方法很少，或就是用了，也只是輔助方法而已。

讓我們繼續(xù)：如果我們用一個(gè)三極管或者場效應(yīng)管，來代替圖中的可變阻器，并通過檢測輸出電壓的大小，來控制這個(gè)“變阻器”阻值的大小，使輸出電壓保持恒定，這樣我們就實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。這個(gè)三極管或者場效應(yīng)管是用來調(diào)整電壓輸出大小的，所以叫做調(diào)整管。

像圖 1 所示的那樣，由于調(diào)整管串聯(lián)在電源跟負(fù)載之間，所以叫做串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。相應(yīng)的，還有并聯(lián)型穩(wěn)壓電源，就是將調(diào)整管跟負(fù)載并聯(lián)來調(diào)節(jié)輸出電壓，典型的基準(zhǔn)穩(wěn)壓器 TL431 就是一種并聯(lián)型穩(wěn)壓器。所謂并聯(lián)的意思，就是象圖 2 中的穩(wěn)壓管那樣，通過分流來保證衰減放大管射極電壓的“穩(wěn)定”，也許這個(gè)圖并不能讓你一下子看出它是“并聯(lián)”的，但細(xì)心一看，確實(shí)如此。不過，大家在此還要注意一下：此處的穩(wěn)壓管，是利用它的非線性區(qū)工作的，因此，如果認(rèn)為它是一個(gè)電源，它也是一個(gè)非線性電源。為了便于大家理解，回頭我們找一個(gè)理適合的圖來看，直到可以簡明地看懂為止。

由于調(diào)整管相當(dāng)于一個(gè)電阻，電流流過電阻時(shí)會(huì)發(fā)熱，所以工作在線性狀態(tài)下的調(diào)整管，一般會(huì)產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致效率不高。這是線性穩(wěn)壓電源的一個(gè)最主要的一個(gè)缺點(diǎn)。想要更詳細(xì)的了解線性穩(wěn)壓電源，請參看模擬電子線路教科書。這里我們主要是幫助大家理清這些概念以及它們之間的關(guān)系。

一般來說，線性穩(wěn)壓電源由調(diào)整管、參考電壓、取樣電路、誤差放大電路等幾個(gè)基本部分組成。另外還可能包括一些例如保護(hù)電路，啟動(dòng)電路等部分。下圖是一個(gè)比較簡單的線性穩(wěn)壓電源原理圖(示意圖，省略了濾波電容等元件)，取樣電阻通過取樣輸出電壓，并與參考電壓比較，比較結(jié)果由誤差放大電路放大后，控制調(diào)整管的導(dǎo)通程度，使輸出電壓保持穩(wěn)定。

常用的線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源芯片有：78XX 系列(正電壓型)，79XX 系列(負(fù)電壓型)(實(shí)際產(chǎn)品中，XX 用數(shù)字表示，XX 是多少，輸出電壓就是多少。例如 7805，輸出電壓為 5V)；LM317(可調(diào)正電壓型)，LM337(可調(diào)負(fù)電壓型)；1117(低壓差型，有多種型號(hào)，用尾數(shù)表示電壓值。如 1117-3.3 為 3.3V，1117-ADJ 為可調(diào)型)。以上就是線性穩(wěn)壓電源解析，希望能給大家?guī)椭?/p>

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