具有工作原理的不同類型的穩壓IC
在電源中，穩壓IC起著關鍵作用。因此，在討論穩壓IC之前，我們必須知道電源在設計系統時的作用是什么？例如，在任何工作系統中，如智能手機，手表，計算機或筆記本電腦，電源是貓頭鷹系統工作的重要組成部分，因為它為系統的內部組件提供一致，可靠和連續的供應。在電子設備中，電源提供穩定和穩定的電源，以使電路正常工作。電源有兩種類型，例如從電源插座獲得的交流電源和從電池獲得的直流電源。因此，本文將概述不同類型的穩壓IC及其工作原理。
什么是穩壓IC？
穩壓IC用于調節電壓電平。當需要穩定、可靠的電壓時，穩壓IC是首選設備。它產生一個固定輸出電壓，該輸出電壓在輸入電壓或負載條件的任何變化時保持恒定。它充當保護組件免受損壞的緩沖區。穩壓IC是一種具有簡單前饋設計的器件，它使用負反饋控制環路。
電壓調節器
穩壓IC主要有兩種類型：線性穩壓IC和開關穩壓IC;這些用于更廣泛的應用。線性穩壓IC是最簡單的穩壓IC類型。它有兩種類型，結構緊湊，用于低功耗、低電壓系統。讓我們討論不同類型的穩壓IC。
穩壓IC使用的主要部件有
- 反饋電路
- 穩定的基準電壓
- 調整元件控制電路
通過使用上述三個組件，電壓調節過程非常容易。穩壓IC的第一個組件（如反饋電路）用于檢測直流電壓輸出內的變化。根據基準電壓和反饋，可以產生一個控制信號并驅動傳遞元件以補償變化。
這里，調整元件是一種類似于BJT晶體管的固態半導體器件，否則為PN結二極管MOSFET?，F在，直流輸出電壓可以保持大致穩定。
穩壓IC的工作原理
電壓調節器電路用于制造和保持永久輸出電壓，即使輸入電壓否則負載條件發生變化。穩壓IC從電源獲取電壓，并且可以將其保持在與其余電氣元件非常合適的范圍內。最常見的是，這些穩壓器用于轉換DC/DC電源，AC/AC或AC/DC。
穩壓IC的類型及其工作原理
這些穩壓IC可以通過集成電路或分立元件電路來實現。電壓調節器分為兩種類型，即線性穩壓IC和開關穩壓IC。這些穩壓IC主要用于調節系統的電壓，但是，線性穩壓IC以低效率工作，而開關穩壓IC則通過高效率工作。在高效率的開關穩壓IC中，大部分i/p功率可以傳輸到o/p而不會耗散。
穩壓IC的類型
基本上，有兩種類型的穩壓IC：線性穩壓IC和開關穩壓IC。
- 有兩種類型的線性穩壓IC：串聯和分流。
- 開關穩壓IC有三種類型：升壓、降壓和逆變穩壓IC。
線性穩壓IC
線性穩壓IC用作分壓器。在歐姆區域，它使用FET。穩壓IC的電阻隨負載而變化，導致恒定的輸出電壓。線性穩壓IC是用于調節電源的原始穩壓IC類型。在這種穩壓IC中，MOSFET或BJT等有源調整元件的可變電導率負責改變輸出電壓。
一旦負載聯合，任何輸入的變化都會產生負載，否則負載將導致整個晶體管的電流差異，以保持輸出恒定。為了改變晶體管的電流，它應該在有源的歐姆區域工作。
在整個過程中，這種穩壓器會消耗大量功率，因為晶體管內的凈電壓會像熱量一樣消散。通常，這些監管機構分為不同的類別。
- 正可調
- 負可調
- 固定輸出
- 跟蹤
- 浮動
優勢
線性穩壓器的優點包括：
- 提供低輸出紋波電壓
- 對負載或生產線變化的快速響應時間
- 低電磁干擾，低噪音
缺點
線性穩壓IC的缺點包括：
- 效率非常低
- 需要大空間 – 需要散熱器
- 高于輸入的電壓不能增加
串聯穩壓IC
串聯穩壓IC使用與負載串聯放置的可變元件。通過改變該系列元件的電阻，可以改變其兩端的電壓。而且，負載兩端的電壓保持不變。
負載有效利用消耗的電流量;這是串聯穩壓IC的主要優點。即使負載不需要任何電流，串聯穩壓IC也不會消耗全電流。因此，串聯穩壓IC比并聯穩壓IC的效率高得多。
并聯穩壓IC
并聯穩壓IC的工作原理是通過可變電阻提供從電源電壓到地的路徑。通過并聯穩壓IC的電流已從負載轉移并無用地流向地面，使得這種形式通常不如串聯穩壓IC有效。然而，它更簡單，有時僅由一個基準電壓二極管組成，并且用于非常低功率的電路，其中浪費的電流太小而不必擔心。這種形式在基準電壓源電路中非常常見。并聯穩壓IC通常只能吸收（吸收）電流。
并聯穩壓IC的應用
并聯穩壓IC用于：
- 低輸出電壓開關電源
- 電流源和灌電流電路
- 誤差放大器
- 可調電壓或電流線性和開關電源
- 電壓監控
- 需要精密基準電壓源的模擬和數字電路
- 精密限流器
開關穩壓IC
開關穩壓IC可快速打開和關閉串聯器件。開關的占空比設定傳輸到負載的電荷量。這由類似于線性穩壓IC的反饋機制控制。開關穩壓IC之所以高效，是因為串聯元件要么完全導通，要么關閉，因為它幾乎不耗散任何功率。與線性穩壓IC不同，開關穩壓IC能夠產生高于輸入電壓或相反極性的輸出電壓。
開關穩壓IC快速打開和關閉以改變輸出。它需要一個控制振蕩器，并且還為存儲組件充電。
在脈沖速率調制的開關穩壓IC中，PRM施加的頻率、恒定占空比和噪聲頻譜變化;過濾掉這種噪音更為困難。
具有脈沖寬度調制、恒定頻率、可變占空比的開關穩壓器非常高效且易于濾除噪聲。
在開關穩壓IC中，通過電感器的連續模式電流永遠不會降至零。它允許最高的輸出功率。它提供了更好的性能。
在開關穩壓IC中，通過電感器的不連續模式電流降至零。當輸出電流較低時，它能提供更好的性能。
切換拓撲
它具有兩種類型的拓撲結構：介質隔離和非隔離。
孤立
它基于輻射和強烈的環境。同樣，隔離式轉換器分為兩種類型，其中包括以下內容。
- 反激式轉換器
- 正激式轉換器
在上面列出的隔離式轉換器中，開關模式電源主題中討論了這些轉換器。
非隔離
它基于Vout/ Vin的微小變化。例如升壓穩壓IC（升壓） - 提高輸入電壓;降壓 （降壓） – 降低輸入電壓;升壓/降壓（升壓/降壓）穩壓器 – 根據控制器降低或升高或反轉輸入電壓;電荷泵 – 它提供多個輸入，無需使用電感器。
同樣，非隔離式轉換器分為不同的類型，但重要的轉換器是
- 降壓轉換器或降壓穩壓IC
- 升壓轉換器或升壓穩壓IC
- 降壓或升壓轉換器
交換拓撲的優點
開關電源的主要優點是效率、尺寸和重量。它也是一種更復雜的設計，能夠處理更高的功率效率。開關穩壓器可以提供大于或小于或反轉輸入電壓的輸出。
切換拓撲的缺點
- 更高的輸出紋波電壓
- 較慢的瞬態恢復時間
- EMI 產生非常嘈雜的輸出
- 非常昂貴
升壓開關轉換器也稱為升壓開關穩壓IC，通過提高輸入電壓提供更高的電壓輸出。輸出電壓是穩定的，只要消耗的功率在電路的輸出功率規格范圍內。為了驅動LED串，使用升壓開關穩壓IC。
升壓穩壓IC
假設無損電路引腳 = Pout（輸入和輸出功率相同）
Then Vin Iin = Vout Iout ,
Iout / Iin = (1-D)
由此推斷，在本電路中
- 權力保持不變
- 電壓增加
- 電流降低
- 相當于直流變壓器
降壓穩壓IC
它降低了輸入電壓。
降壓穩壓IC
如果輸入功率等于輸出功率，則
Pin = Pout; Vin Iin = Vout Iout,
Iout / Iin = Vin /Vout = 1/D
降壓轉換器相當于直流變壓器，其中匝數比在0-1的范圍內。
升壓/降壓（升壓/降壓）
它也被稱為電壓逆變器。通過使用這種配置，可以根據要求提高，降低或反轉電壓。
- 輸出電壓與輸入的極性相反。
- 這是通過在關斷時間內對反向偏置二極管進行VL正向偏置來實現的，產生電流并在關斷時間內對電容器進行充電以產生電壓來實現。
- 通過使用這種類型的開關穩壓IC，可以實現90%的效率。
升壓/降壓穩壓IC
交流發電機穩壓IC
交流發電機產生的電流是發動機運行時滿足車輛電氣需求所需的。它還補充用于啟動車輛的能量。交流發電機能夠以比大多數車輛曾經使用的直流發電機更低的速度產生更多的電流。交流發電機由兩部分組成
交流發電機穩壓IC
定子 – 這是一個靜止的組件，不會移動。它包含一組纏繞在鐵芯上的線圈的電導體。
轉子/電樞 - 這是通過以下三種方式中的任何一種產生旋轉磁場的移動組件：（i）感應（ii）永磁體（iii）使用勵磁機。
電子式穩壓器IC
簡單的穩壓IC可以由與二極管（或二極管系列）串聯的電阻器制成。由于二極管V-I曲線的對數形狀，二極管兩端的電壓僅因電流變化或輸入變化而略有變化。當精確的電壓控制和效率不重要時，這種設計可能工作正常。
電子式穩壓IC
晶體管穩壓IC
電子穩壓IC具有由齊納二極管提供的穩態電壓基準源，該參考源也稱為反向擊穿電壓工作二極管。它保持恒定的直流輸出電壓。交流紋波電壓被阻斷，但濾波器不能被阻斷。穩壓器還具有用于短路保護的額外電路，以及限流電路、過壓保護和熱關斷。
穩壓IC基本參數
- 操作調壓器時需要考慮的基本參數主要包括i/p電壓、o/p電壓以及o/p電流。通常，所有這些參數主要用于確定VR類型拓撲是否與用戶的IC匹配良好。
- 該穩壓IC的其他參數是開關頻率，靜態電流;反饋電壓熱阻可根據要求適用
- 一旦在整個待機模式下提高效率，靜態電流就很重要，輕負載是主要關注點。
- 一旦將開關頻率視為參數，利用開關頻率可以得到小型系統的解決方案。此外，熱阻可能很危險，無法消除設備的熱量以及溶解來自系統的熱量。
- 如果控制器具有MOSFET，則之后所有導電損耗和動態損耗都將在封裝內消散，并且在測量穩壓器的最高溫度時必須考慮在內。
- 最重要的參數是反饋電壓，因為它決定了IC可以承受的o/p電壓越小。這限制了較低的o/p電壓，精度將影響輸出電壓的調節。
如何選擇正確的穩壓IC？
- 在設計人員選擇穩壓器時，關鍵參數起著關鍵作用，如Vin，Vout，Iout，系統優先級等。一些額外的關鍵功能，如使能控制或電源良好指示。
- 當設計人員描述了這些必需品時，請使用參數搜索表來發現滿足首選必需品的最佳設備。
- 對于設計人員來說，這張表非常有價值，因為它提供了幾個功能以及可以獲得的包，以滿足設計人員要求的必要參數。
- MPS 器件的數據表提供了詳細描述所需外部部件的數據表，以及如何測量其值以獲得穩定、高效的高性能設計。
- 該數據表主要有助于測量輸出電容、反饋電阻、o/p電感等元件的值。
- 此外，您還可以使用一些仿真工具，如MPSmart軟件/ DC / DC設計器等。MPS 為不同的穩壓器提供緊湊的線性、各種高效和開關類型
限制/缺點
穩壓IC的局限性包括以下內容。
- 穩壓IC的主要局限性之一是，由于某些應用中會耗散大電流，因此效率低下
- 該IC的壓降類似于電阻壓降。例如，當穩壓器的輸入為5V并產生3V輸出時，兩個端子之間的壓降為2V。
- 穩壓IC的效率可以限制在3V或5V，這意味著這些穩壓器適用于較少的Vin/Vout差分。
- 在任何應用中，考慮穩壓IC的預期功耗都非常重要，因為當輸入電壓較高時，功耗將很高，因此會因過熱而損壞不同的組件。
- 另一個限制是，與開關類型相比，它們只是能夠進行降壓轉換，因為這些穩壓IC將提供降壓和轉換。
- 像開關型這樣的穩壓IC效率很高，但是它們有一些缺點，例如與線性穩壓IC相比具有成本效益，更復雜，尺寸更大，如果不謹慎選擇其外部組件，則會產生更多噪聲。
這完全是關于不同類型的穩壓IC及其工作原理。我們相信本文中提供的信息有助于您更好地理解此概念。此外，有關本文的任何疑問或實施電氣和電子項目的任何幫助，您可以通過在下面的評論部分發表評論與我們聯系。這里有一個問題要問您 - 我們將在哪里使用交流發電機穩壓IC？
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