线性稳压电源和开关稳压电源[转]

根据调整管的工作状态,我们常把稳压电源分成两类:线性稳压电源 开关稳压电源

        线性稳压电源,是指调整管工作在线性状态下的稳压电源。而在开关电源中则不一样,开关管(在开关电源中,我们一般把调整管叫做开关管)是工作在开、关两种状态下的:开——电阻很小;关——电阻很大

     开关电源是一种比较新型的电源。它具有效率高,重量轻,可升、降压,输出功率大等优点。但是由于电路工作在开关状态,所以噪声比较大 通过下图,我们来简单的说说降压型开关电源的工作原理。如图所示,电路由开关K(实际电路中为三极管或者场效应管),续流二极管D储能电感L滤波电容C等构成。当开关闭合时,电源通过开关K、电感L负载供电,并将部分电能储存在电感L以及电容C中。由于电感L的自感,在开关接通后,电流增大得比较缓慢,即输出不能立刻达到电源电压值。一定时间后,开关断开,由于电感L的自感作用(可以比较形象的认为电感中的电流有惯性作用),将保持电路中的电流不变,即从左往右继续流。这电流流过负载,从地线返回,流到续流二极管D的正极,经过二极管D返回电感L的左端,从而形成了一个回路。通过控制开关闭合跟断开的时间(PWM——脉冲宽度调制),就可以控制输出电压。如果通过检测输出电压来控制开、关的时间,以保持输出电压不变,这就实现了稳压的目的。

在开关闭合期间,电感存储能量;在开关断开期间,电感释放能量, 所以电感 L 叫做储能电感。二极管 D 在开关断开期间,负责给电感 L 提供 电流通路,所以二极管 D 叫做续流二极管

 

 在实际的开关电源中,开关K由三极管或场效应管代替。当开关断开时,电流很小;当开关闭合时,电压很小,所以发热功率U×I就会很小。这就是开关电源效率高的原因。

 

 

 常见的用于开关电源的芯片有:TL494LM2575LM26733406351414等等。

 

 这里说的线性稳压电源,是指调整管工作在线性状态下的直流稳压电源。调整管工作在线性状态下,可这么来理解:RW见下面的分析)是连续可变的,亦即是线性的。而在开关电源中则不一样,开关管(在开关电源中,我们一般把调整管叫做开关管)是工作在开、关两种状态下的:开——电阻很小;关——电阻很大。工作在开关状态下的管子显然不是线性状态。

 

    线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。线性稳压直流电源的特点是:输出电压比输入电压低;反应速度快,输出纹波较小;工作产生的噪声低;效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的);发热量大(尤其是大功率电源),间接地给系统增加热噪声

 

    工作原理:我们先用下图来说明线性稳压电源调节电压的原理。如下图所示,可变电阻RW跟负载电阻RL组成一个分压电路,输出电压为:

Uo=Ui×RL/(RW RL),因此通过调节RW的大小,即可改变输出电压的大小。请注意,在这个式子里,如果我们只看可调电阻RW的值变化,Uo的输出并不是线性的,但如果把RWRL一起看,则是线性的。还要注意,我们这个图并没有将RW的引出端画成连到左边,而画在右边。虽然这从公式上看并没有什么区别,但画在右边,却正好反映了“采样”和“反馈”的概念----实际中的电源,绝大部分都是工作在采样和反馈的模式下的,使用前馈方法很少,或就是用了,也只是辅助方法而已。

 

让我们继续:如果我们用一个三极管或者场效应管,来代替图中的可变阻器,并通过检测输出电压的大小,来控制这个“变阻器”阻值的大小,使输出电压保持恒定,这样我们就实现了稳压的目的。这个三极管或者场效应管是用来调整电压输出大小的,所以叫做调整管

 

像图1所示的那样,由于调整管串联在电源跟负载之间,所以叫做串联型稳压电源。相应的,还有并联型稳压电源,就是将调整管跟负载并联来调节输出电压,典型的基准稳压器TL431就是一种并联型稳压器。所谓并联的意思,就是象图2中的稳压管那样,通过分流来保证衰减放大管射极电压的“稳定”,也许这个图并不能让你一下子看出它是“并联”的,但细心一看,确实如此。不过,大家在此还要注意一下:此处的稳压管,是利用它的非线性区工作的,因此,如果认为它是一个电源,它也是一个非线性电源。为了便于大家理解,回头我们找一个理适合的图来看,直到可以简明地看懂为止。

 

由于调整管相当于一个电阻,电流流过电阻时会发热,所以工作在线性状态下的调整管,一般会产生大量的热,导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的一个缺点。想要更详细的了解线性稳压电源,请参看模拟电子线路教科书。这里我们主要是帮助大家理清这些概念以及它们之间的关系。

                                图1

 

一般来说,线性稳压电源由调整管、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成。另外还可能包括一些例如保护电路,启动电路等部分。下图是一个比较简单的线性稳压电源原理图(示意图,省略了滤波电容等元件),取样电阻通过取样输出电压,并与参考电压比较,比较结果由误差放大电路放大后,控制调整管的导通程度,使输出电压保持稳定。

 

                                                           图2 

常用的线性串联型稳压电源芯片有:78XX系列(正电压型),79XX系列(负电压型)(实际产品中,XX用数字表示,XX是多少,输出电压就是多少。例如7805,输出电压为5V);LM317(可调正电压型),LM337(可调负电压型);1117(低压差型,有多种型号,用尾数表示电压值。如1117-3.33.3V1117-ADJ为可调型)。

 

常用稳压芯片


  线性稳压器件(输入输出电流相等,压降3V以上)

型号    稳压(V)  最大输出电流  可替代型号
79L05   -5V      100mA  
79L06   -6V      100mA  
79L08   -8V      100mA
LM7805  5V       1A            L7805,LM340T5
LM7806  6V       1A            L7806
LM7808  8V       1A            L7808
LM7809  9V       1A            L7809
LM7812  12V      1A            L7812,LM340T12
LM7815  15V      1A            L7815,LM340T15
LM7818  18V      1A            L7815
LM7824  24V      1A            L7824
LM7905  -5V      1A            L7905
LM7906  -6V      1A            L7906,KA7906
LM7908  -8V      1A            L7908
LM7909  -9V      1A            L7909
LM7912  -12V     1A            L7912
LM7915  -15V     1A            L7915
LM7918  -18V     1A            L7918
LM7924  -24V     1A            L7924
78L05   5V       100mA  
78L06   6V       100mA  
78L08   8V       100ma  
78L09   9V       100ma  
78L12   12V      100ma  
78L15   15V      100ma  
78L18   18V      100ma  
78L24   24V      100ma  
  
  开关稳压器件(电压转换效率高)

型号          说明                                  最大输出电流
LM1575T-3.3   3.3V简易开关电源稳压器                1A
LM1575T-5.0   5V简易开关电源稳压器                  1A  
LM1575T-12    12V简易开关电源稳压器                 1A  
LM1575T-15    15V简易开关电源稳压器                 1A  
LM1575T-ADJ   简易开关电源稳压器(可调1.23V~37V)     1A
LM1575HVT-3.3 3.3V简易开关电源稳压器                1A  
LM1575HVT-5.0 5V简易开关电源稳压器                  1A  
LM1575HVT-12  12V简易开关电源稳压器                 1A  
LM1575HVT-15  15V简易开关电源稳压器                 1A  
LM1575HVT-ADJ 简易开关电源稳压器(可调1.23V~37V)     1A
LM2575T-3.3   3.3V简易开关电源稳压器                1A  
LM2575T-5.0   5V简易开关电源稳压器                  1A  
LM2575T-12    12V简易开关电源稳压器                 1A  
LM2575T-15    15V简易开关电源稳压器                 1A  
LM2575T-ADJ   简易开关电源稳压器(可调1.23V~ 37V)    1A
LM2575HVT-3.3 3.3V简易开关电源稳压器                1A  
LM2575HVT-5.0 5V简易开关电源稳压器                  1A  
LM2575HVT-12  12V简易开关电源稳压器                 1A  
LM2575HVT-15  15V简易开关电源稳压器                 1A  
LM2575HVT-ADJ 简易开关电源稳压器(可调1.23V~37V)     1A  
LM2576T-3.3   3.3V简易开关电源稳压器                3A  
LM2576T-5.0   5.0V简易开关电源稳压器                3A  
LM2576T-12    12V简易开关电源稳压器                 3A  
LM2576T-15    15V简易开关电源稳压器                 3A  
LM2576T-ADJ   简易开关电源稳压器(可调1.23V~37V)     3A
LM2576HVT-3.3 3.3V简易开关电源稳压器                3A  
LM2576HVT-5.0 5.0V简易开关电源稳压器                3A
LM2576HVT-12  12V简易开关电源稳压器                 3A
LM2576HVT-15  15V简易开关电源稳压器                 3A
LM2576HVT-ADJ 简易开关电源稳压器(可调1.23V~37V)     3A 

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