調(diào)壓器的定義及工作原理

大多數(shù)集成電路需要一個(gè)穩(wěn)定的電壓，他們可以工作。它們有自己的工作電壓，不管是基本邏輯門還是復(fù)雜的微處理器。3.3V、5V和12V是最常見的工作電壓。雖然我們有可以作為電壓源的電池和直流適配器，因?yàn)樗麄兊碾妷翰皇芸刂疲蠖鄶?shù)時(shí)候它們不能直接應(yīng)用到我們的電路設(shè)計(jì)中。

比如說，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?cè)谶@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(jù)歐姆定律只使用電阻來降低電壓，這不是一個(gè)簡單的解決辦法嗎？但是，根據(jù)流經(jīng)它們的電流，電阻器會(huì)降低電壓。當(dāng)你的部分開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(fù)載電流無關(guān)。分壓器是下一個(gè)最簡單的修理你的頭。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)麻煩的問題：當(dāng)您的部件開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(xiàn)在你真的開始希望你在學(xué)校里聽說過這個(gè)。通過降低電阻值，您可能會(huì)解決這個(gè)問題，但這會(huì)使兩個(gè)電阻消耗過多的電流，可能會(huì)破壞您的當(dāng)前預(yù)算并變得過熱并有立即發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。

還有什么可以做的？放大！當(dāng)然，你得花上幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間來做這方面的講座。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(chǔ)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，問題就解決了。

當(dāng)然，修復(fù)是有效的，但它給您留下了一種煩人的感覺——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(fù)了錯(cuò)誤。當(dāng)然，這是一個(gè)放大器，它沒有智力來補(bǔ)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(duì)溫度系數(shù)和漂移等）幾乎與您的部件消耗的一樣多，這是毫無意義的。

難道沒有更簡單的方法嗎？黑盒子不需要任何東西來降低電壓嗎？類似的壓力循環(huán)（包括我）已經(jīng)影響了世界各地?cái)?shù)百萬的EEE。當(dāng)然，并非所有的問題都與電壓下降有關(guān)，但EEE實(shí)驗(yàn)室在類似情況下到處都很流行！

但很幸運(yùn)，需要的正是這部分。除了最早的商業(yè)化的電壓調(diào)節(jié)器外，電流調(diào)節(jié)器也是最早實(shí)現(xiàn)的。

如果你看過電壓調(diào)節(jié)器的數(shù)據(jù)表，你會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，它們的電路設(shè)計(jì)可以降低電壓并保持清潔——一個(gè)穩(wěn)定的電壓調(diào)節(jié)器，反饋和補(bǔ)償放大器，以及半個(gè)好的功率維爾。當(dāng)然，如果我們能夠在我們自己的手機(jī)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幾mA，這是百萬分之一安培的千分之一！他們一天比一天強(qiáng)壯。更妙的是，有些還配有短路和過熱保護(hù)，使它們?nèi)f無一失。

正如我們?cè)谏弦还?jié)中所看到的，電壓調(diào)節(jié)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(wěn)定，因?yàn)檎{(diào)節(jié)電壓用于為（敏感）電子設(shè)備供電。

如上所述，電壓調(diào)節(jié)器本質(zhì)上是一個(gè)增強(qiáng)的****極跟隨器——一個(gè)與穩(wěn)定基準(zhǔn)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(nèi)置的誤差放大器，可以對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣（再次通過分頻器），將其與參考電壓進(jìn)行比較，計(jì)算出差值，并相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)輸出晶體管。這與電壓分壓器相去甚遠(yuǎn)，它忠實(shí)地復(fù)制輸入信號(hào)，但幅度較小。你不想看到你的直流電壓軌道上覆蓋著交流紋波。

一個(gè)高增益的晶體管是理想的，因?yàn)楣β示w管在兩位數(shù)范圍內(nèi)增益可憐，驅(qū)動(dòng)起來非常痛苦。通過使用達(dá)林頓晶體管和最近的mosfet，這一問題得到了解決。由于這些類型需要較少的電力驅(qū)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(nèi)部使用的參考電壓吸收。

當(dāng)輸出未加載時(shí)，調(diào)節(jié)器吸收的驅(qū)動(dòng)所有內(nèi)部電路的電流稱為靜態(tài)電流。沉默的電流越低，就越強(qiáng)。

在功率輸出電平上有三個(gè)晶體管，其中兩個(gè)采用達(dá)林頓配置，另一個(gè)作為電流限制單元，這就是這些調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方式。連續(xù)的CE結(jié)加起來，整個(gè)調(diào)節(jié)器的電壓降約為2V。

這個(gè)電壓稱為電壓降，即調(diào)節(jié)器停止控制的電壓。

當(dāng)電壓降為0.4V時(shí)，你可以找到稱為LDOs或低壓差調(diào)節(jié)器的設(shè)備，因?yàn)樗鼈兪褂肕OSFET開關(guān)。

說得夠多了，現(xiàn)在來看看這些細(xì)節(jié)的實(shí)際應(yīng)用。

78XX系列是最常見的電壓調(diào)節(jié)器系列。例如，7805是5V調(diào)節(jié)器，7812是12V調(diào)節(jié)器。78后面的兩個(gè)數(shù)字反映調(diào)節(jié)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(wěn)壓器和愉快的值，如5V，6V，9V，15V和18V可用。

在大多數(shù)情況下，這一系列的調(diào)節(jié)器是不錯(cuò)的，他們可以處理高達(dá)30V的輸入電流和高達(dá)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(dāng)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(zhuǎn)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(shè)備消耗的電流超過幾十毫安，建議輸入和輸出至少4.7uF，最好是陶瓷。

使用這些調(diào)節(jié)器，人們所做的一件奇怪的事情就是制造初級(jí)的手機(jī)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(zhǔn)備一個(gè)應(yīng)急手機(jī)充電器了。由于芯片上內(nèi)置的熱安全性，這種設(shè)計(jì)非常健壯。

這類電壓調(diào)節(jié)器的一個(gè)積極的方面是，引線幾乎可以互換，因此可以插入式更換?，F(xiàn)在，大多數(shù)印刷電路板上的晶體管封裝都是電壓調(diào)節(jié)器，因?yàn)樗鼈兒苋菀子糜谄渌?xiàng)目。

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

這些調(diào)節(jié)器有高電流版本，但很難識(shí)別。

DC-DC開關(guān)變換器是唯一能夠輸出高電流的機(jī)器，但其性能噪音數(shù)字非常糟糕。

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

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

大多數(shù)的修改包括在調(diào)節(jié)器上插入一個(gè)旁路晶體管，如下圖所示，用輸入驅(qū)動(dòng)基極。

使用三端穩(wěn)壓器是非常愉快和簡單的，但是如果你想要10.5V或13V這樣的非標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓呢？

當(dāng)然，固定的調(diào)節(jié)器或多或少會(huì)被劫持，但必要的電路非常復(fù)雜，超出了簡單的首要目標(biāo)。

現(xiàn)有的設(shè)備可以為我們完成這項(xiàng)工作，其中LM317是最常見的。

LM317就像其他線性調(diào)節(jié)器一樣，有輸入和輸出引腳，只是有一個(gè)引腳名為“調(diào)整”而不是一個(gè)接地引腳。該管腳的作用是通過分壓器的輸出接收輸入，使該管腳始終處于1.25V的電壓，我們可以通過改變電阻值來獲得各種電壓。該數(shù)據(jù)表還指出，“消除了保持的幾個(gè)固定電壓”，但這只適用于，當(dāng)然，如果你能負(fù)擔(dān)得起這兩個(gè)電阻。

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

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

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

線性調(diào)節(jié)器最大的優(yōu)點(diǎn)是它們的簡單性；再說什么都不重要。然而，它們也有自己的局限性，就像所有好的芯片一樣。

線性穩(wěn)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(fù)載相同的電流。這些浪費(fèi)的能量被轉(zhuǎn)化為熱能，使得這些調(diào)節(jié)器在高電流下變得溫暖而低效。

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

因此，調(diào)節(jié)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(dá)到所需電壓值）中使用多個(gè)調(diào)節(jié)器，可以解決輸入輸出差分電壓問題，從而逐步降低電壓。雖然總的功率耗散與有一個(gè)調(diào)節(jié)器相同，但熱負(fù)荷分布在所有設(shè)備上，從而降低了整體工作溫度。

通過使用開關(guān)電源，可以解決功率和效率的限制，但選項(xiàng)取決于應(yīng)用，對(duì)于何時(shí)使用哪種電源沒有直接的規(guī)則。

1電壓調(diào)節(jié)器中的壓降或凈空是多少？

一個(gè)線性調(diào)節(jié)器，如著名的7805輸出5.0伏。電壓降規(guī)格為2伏，最大2.5伏。這意味著只要輸入未經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓高于5伏的調(diào)節(jié)輸出電壓2到2.5伏，它就會(huì)調(diào)節(jié)5伏，這就給了它2伏（7減5）的凈空。

凈空被認(rèn)為是它能保持的最小輸入輸出差。如果調(diào)節(jié)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，計(jì)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(diào)節(jié)器是如何工作的？

它的工作原理是檢測(cè)錯(cuò)誤。交流發(fā)電機(jī)通過電壓互感器得到的輸出電壓，然后經(jīng)過整流、濾波和與基準(zhǔn)電壓比較。實(shí)際電壓和參考電壓之間的差稱為誤差電壓。這個(gè)誤差電壓由放大器放大，然后提供給主勵(lì)磁機(jī)或副勵(lì)磁機(jī)。

因此，放大的誤差信號(hào)通過降壓或升壓作用（即控制電壓波動(dòng)）來控制主勵(lì)磁機(jī)或副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁。勵(lì)磁機(jī)輸出控制通向主交流發(fā)電機(jī)終端電壓的控制。

3電壓調(diào)節(jié)器能把交流電轉(zhuǎn)換成直流電嗎？

取決于所使用的拓?fù)浜碗娐吩?/span>

把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的電路叫做整流器。附加電路如buck-boost變換器可以用來調(diào)節(jié)直流電。

在一般意義上，大多數(shù)電壓調(diào)節(jié)器是為交流系統(tǒng)而銷售的。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(dāng)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，并通過進(jìn)一步的電路對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?/span>

4電壓調(diào)節(jié)器有兩種類型？

使用兩種類型的調(diào)節(jié)器：步進(jìn)調(diào)節(jié)器（其中開關(guān)調(diào)節(jié)電流供應(yīng)）和感應(yīng)調(diào)節(jié)器（其中感應(yīng)電機(jī)提供二次連續(xù)調(diào)節(jié)電壓，以平衡饋線中的電流變化）。

5如何使用調(diào)壓器？

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

6穩(wěn)壓器和穩(wěn)壓器有什么區(qū)別？

基本上，沒有大的區(qū)別。穩(wěn)壓器的輸入電壓范圍有限，主要用于低功率設(shè)備，而調(diào)節(jié)器的輸入電壓范圍更高，適用于中功率和高功率設(shè)備。兩者都能確保穩(wěn)定的輸出電壓。穩(wěn)定器是一種電壓調(diào)節(jié)器。

7電壓調(diào)節(jié)器用在哪里？

電子調(diào)壓器存在于計(jì)算機(jī)電源等設(shè)備中，它們穩(wěn)定處理器和其他元件使用的直流電壓。在汽車交流發(fā)電機(jī)和中央發(fā)電站發(fā)電廠，電壓調(diào)節(jié)器控制發(fā)電廠的輸出。

8電壓調(diào)節(jié)器故障的原因是什么？

調(diào)節(jié)器整流器故障的原因有很多。。。接地連接對(duì)于良好的電壓很重要，如果電壓有故障，調(diào)節(jié)器整流器可能會(huì)熱運(yùn)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(dǎo)致電壓故障。

9自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的作用是什么？

自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR）是一種電子裝置，它在相同的負(fù)載下保持電氣設(shè)備的恒定電壓水平。AVR調(diào)節(jié)電壓變化以提供穩(wěn)定、可靠的電源。

10電壓調(diào)節(jié)器能用多久？

在大多數(shù)情況下，儀表電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)該在汽車的使用壽命內(nèi)使用。就像汽車的任何其他電氣部件一樣，最終，這個(gè)電壓調(diào)節(jié)器將開始顯示出損壞的跡象。