穩(wěn)壓器的一般原理

穩(wěn)壓器，顧名思義，就是使輸出電壓穩(wěn)定的設(shè)備。所有的穩(wěn)壓器，都利用了相同的技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定輸出電壓通過連接到誤差放大器（Error Amplifier）反相輸入端（Inverting Input）的分壓電阻（Resistive Divider）采樣（Sampled），誤差放大器的同相輸入端（Non-inverting Input）連接到一個(gè)參考電壓Vref。 參考電壓由IC內(nèi)部的帶隙參考源(Bandgap Reference)產(chǎn)生。 誤差放大器總是試圖迫使其兩端輸入相等。為此，它提供負(fù)載電流以保證輸出電壓穩(wěn)定。

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。

開關(guān)穩(wěn)壓器的基本概念

雙通道電流模式降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器 LT3640

開關(guān)穩(wěn)壓器是穩(wěn)壓器的一種，它使用輸出級(jí)，重復(fù)切換“開”和“關(guān)”狀態(tài)，與能量存貯元件（電容器和感應(yīng)器）一起產(chǎn)生輸出電壓。它的穩(wěn)壓是根據(jù)輸出電壓的回饋來調(diào)整切換。在固定頻率的穩(wěn)壓器中，通過調(diào)整開關(guān)電壓的脈沖寬度 - 這就是所謂的 PWM 控制。在柙控振蕩器或脈沖模式穩(wěn)壓器中，開關(guān)脈沖的寬度和頻率保持?定，但是，輸出開關(guān)的“開”或“關(guān)”由反饋控制。

根據(jù)開關(guān)和能量存貯部件的排列，產(chǎn)生的輸出電壓可以大于或小于輸入電壓，并且可以用一個(gè)穩(wěn)壓器產(chǎn)生多個(gè)輸出電壓。在大多數(shù)情況下，在同樣的輸入電壓和輸出電壓要求下，Buck（降壓）開關(guān)穩(wěn)壓器比線性穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換電源的效率更高。

開關(guān)穩(wěn)器的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)： 效率高（減少散熱所需的電源）能夠處理較高的電源密度拓?fù)鋵W(xué)，結(jié)果可用于傳遞單組或多組輸出電壓，且可大于或小于輸入電壓。

缺點(diǎn)： 輸出漣波電壓高，產(chǎn)生電磁干擾（EMI），暫態(tài)恢復(fù)時(shí)間較短。

開關(guān)穩(wěn)器的相關(guān)參數(shù)概念

什么是開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器?

一個(gè)典型的開關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器包括四個(gè)大型 MOS 開關(guān)，在有貿(mào)順序性的開關(guān)下產(chǎn)生所需的方向、加倍或減半輸入電源電壓。能量的傳遞與存貯由外部電容器提供。

在開關(guān)周期的第一部分，輸入電壓作用于一個(gè)電容器（C1）。在開關(guān)周期的第二部分，電荷從 C1 傳送到第二個(gè)電容器 C2 上。最傳統(tǒng)的開關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造是一個(gè)反換流器，其中 C2 正端接地，其負(fù)端傳遞負(fù)電壓輸出。經(jīng)過幾個(gè)周期之后，跨在C2 的電壓將被施加到輸入電壓上。假設(shè) C2 上沒有負(fù)載、開關(guān)上沒有損耗并且在電容器中沒有等效電阻，則輸出電壓將正好是負(fù)的輸入電壓。在現(xiàn)實(shí)中，電荷傳送的效率（以及輸出電壓的精確性）取決于開關(guān)頻率、開關(guān)的電阻、電容器的值和電阻。一種類似的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) -倍壓器使用相同的開關(guān)和電容器組，但更改了接地連接和輸入電壓。其他更復(fù)雜的變化使用額外開關(guān)和電容器實(shí)現(xiàn)輸入電壓與輸出電壓的其他變換比率，并且在一些情況下，使用專門的開關(guān)次序來產(chǎn)生分?jǐn)?shù)關(guān)系（例如 3/2）。在最簡單的形式中，開關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器是不具備穩(wěn)壓功能的。一些新的 National 半導(dǎo)體開關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器具有自動(dòng)調(diào)節(jié)的增益級(jí)以產(chǎn)生穩(wěn)壓的輸出；其他未有穩(wěn)壓輸出開關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器則使用一個(gè)內(nèi)建的低壓降線性穩(wěn)壓器。

什么是錯(cuò)誤旗標(biāo)?

錯(cuò)誤旗標(biāo)是一個(gè)集極開路 (open-collector) 輸出，當(dāng)輸出電壓低于額定輸出電壓 5%（典型的）時(shí)，它會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)。開始時(shí)，錯(cuò)誤旗標(biāo)為低 "Low"，直到輸出電壓達(dá)到額定輸出電壓的 95% 為止。在一些情況下，電源轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)的錯(cuò)誤旗標(biāo)會(huì)有延遲。這個(gè)延遲是由外部電容器設(shè)定的，并可用作啟動(dòng)-重置功能將微處理器重新開動(dòng)。

如果顯示在狀態(tài)錯(cuò)誤 "Error" 時(shí)，低輸出電壓將使得集極開路的輸出為高水平 "High"（旗標(biāo)電晶體顯示 OFF）。當(dāng)輸出電壓在額定電壓 5% 范圍以內(nèi)時(shí)，此旗標(biāo)輸出為低水平 "Low"。

什么是開/關(guān)或停機(jī)?

“開/關(guān)”或“停機(jī)”功能使穩(wěn)壓器能夠在帶電的情況下打開或關(guān)閉。盡管在“關(guān)閉”或“停機(jī)”模式下，穩(wěn)壓器的供給電流因?yàn)檩敵霰唤枚抵烈粋€(gè)較低的情況，但是內(nèi)部偏置電路仍處于運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)重新打開之后，穩(wěn)壓器將以比輸入電壓關(guān)閉又打開的情況下快得多的速度重新對(duì)輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓。如果顯示在“打開”的狀態(tài)，則穩(wěn)壓器將邏輯高電平啟動(dòng)。否則，將被邏輯低電平啟動(dòng)穩(wěn)壓器。

什么是同步或頻率調(diào)整?