线性稳压器与开关稳压器:主要区别解释;产生和维持固定输出电压是一项基本功能。电压调节器是帮助实现这一点的电子设备。线性和开关调节器是最常用的电压调节器。您可能会混淆这两者。但是,区分它们对于理解它们的工作原理和应用至关重要。
这就是我们开发线性调节器与开关调节器指南的原因。因此,请开始阅读以下内容以了解这两种类型的电压调节器之间的所有差异。
什么是线性稳压器?
线性稳压器是一种用于在输入电压和负载条件发生变化的情况下保持特定输出电压的设备。这些稳压器使用由高增益放大器控制的有源传输器件。该有源传输元件的可变电导率可保持输出电压。线性稳压器用作分压器以产生稳定的输出电压。这些稳压器有以下两种类型:
- 系列稳压器
- 分流调节器
线性稳压器如何工作?
线性稳压器的主要功能是维持指定的电压输出。这些稳压器使用由反馈环路控制的串联传输晶体管进行操作。线性稳压器有三个主要组件 - 参考电压源、传输晶体管和误差放大器。
晶体管接收输入电压。误差放大器采样并将输出电压与参考电压进行比较。如果输出电压偏离参考值,放大器将调整晶体管的栅极或基极以改变其电阻以保持稳定的输出。
线性稳压器应用
了解了线性稳压器的工作原理之后,现在是时候了解一下线性稳压器的各种应用了。
- 这些稳压器最常见的应用是移动充电器。您经常使用的适配器提供交流信号。这些适配器将交流电调节为受控的直流信号。
- 世界上所有的电源都使用电压调节器来提供所需的电压。笔记本电脑、计算机和电视等各种设备都使用这一概念供电。
- 发电系统也使用线性稳压器。例如,这些稳压器调节太阳能发电厂的输出信号。
什么是开关稳压器?
开关稳压器是另一种类型的稳压器。它是一种稳定电源的 DC-DC 转换器。这些稳压器将输入直流电转换为所需的直流电压。电子和其他设备使用这些稳压器将电池或其他电源的电压转换为后续系统所需的电压。开关稳压器有以下两种类型:
- 隔离稳压器
- 非隔离稳压器
开关稳压器如何工作?
开关稳压器使用高频开关元件高效地将一个直流电压电平转换为另一个直流电压电平。这些稳压器通过快速打开和关闭开关来工作。这会产生脉动电压,然后通过电容器和电感器将其平滑为稳定的输出。
当开关调节器中的开关打开时,电流会流过电感器。这会将能量存储在其磁场中。当开关关闭时,电感器会释放该能量以保持电流流向负载。导通时间与关断时间之比称为控制输出电压的调节器的占空比。反馈回路通常由比较器或误差放大器组成,它会调整占空比以保持输出电压稳定性,而不管输入电压或负载条件如何变化。
开关稳压器应用
开关稳压器的应用范围很广,如下。
- 这些调节器用于智能手机、电视和笔记本电脑等消费电子设备中,以保持电源效率。
- 开关稳压器用于汽车行业的 LED 大灯、电子控制单元和信息娱乐系统。
- 这些调节器还具有工业应用,因为它们用于自动化、可再生能源和电动工具。
开关稳压器和线性稳压器之间的区别
区分因素 |
线性稳压器 |
开关稳压器 |
设计灵活性 |
巴克 |
降压、升压、降压-升压 |
效率 |
低至中高表示 VIN-VOUT 之间的差异较小 |
高的 |
复杂 |
低的 |
中至高 |
尺寸 |
小到中等,高功率时更大 |
在类似更高功率下更小 |
总成本 |
低的 |
中至高 |
纹波/噪声/EMI |
低的 |
中至高 |
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总结
总之,线性和开关稳压器对于管理各种电子应用中的电源至关重要。线性稳压器更简单,提供干净的输出,是低噪声要求的理想选择,但对于高压降来说效率低下。开关稳压器虽然更复杂,但在各种应用中提供更高的效率和灵活性,特别是在节能至关重要的应用中。了解线性和开关稳压器的详细比较有助于选择适合您需求的稳压器,平衡效率、复杂性、成本和性能。
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经常问的问题
问题 1. 哪种稳压器更适合电池供电的设备?
回答:开关稳压器更适合电池供电的设备。这是因为它们效率高,可以通过最大限度地减少功率损耗来延长电池寿命。
问题 2. 何时应使用线性稳压器而非开关稳压器?
回答:当低成本、简单、低噪音和良好的瞬态响应是首要考虑因素,而效率不是那么重要时,必须使用线性稳压器。这些稳压器易于设计和使用,适合简单的电源需求。
问题 3:低噪声应用首选的线性稳压器有哪些?
回答:对于低噪声应用,线性稳压器是首选,因为它们无需高频开关即可运行。这样可将电磁干扰和噪声降至最低。