稳压器是将电压转换为较低(或较高)电平的组件。
一个典型的例子是,如果您想使用 9V 电池,但电路中需要 5V。例如创建一个便携式 USB 充电器。然后,您可以使用一个稳压器,将这些 9V 作为输入并创建一个稳定的 5V 输出以在您的电路中使用。
或者,如果您正在构建的电路需要不同的电压电平。假设您的电路带有需要 5V 的微控制器和需要 12V 的电机。您可以只使用一个 12V 电源并添加一个为微控制器提供 5V 电压的稳压器,而不是使用两个电源。
通常,您需要一些额外的组件连接到您的电压调节器,以使输出更加稳定。至少一两个电容器。但这取决于您选择的那个。您将在其数据表中找到有关如何连接特定电压调节器的信息。
例如,电压调节器7805是一种常见的电压调节器。它为您提供 5V 输出。从7805 数据表中,您可以找到显示您需要两个电容器的示例电路:
具有 5V 输出的电压调节器
有两种常见类型的稳压器值得了解:
线性稳压器
DC-DC 开关稳压器
线性稳压器是最简单的稳压器,只需要几个电容器和一个或两个电阻器即可工作。
线性稳压器的示例是具有可调输出电压的 7805 和 LM317。
输出可调LM317电路
DC-DC开关稳压器稍微复杂一些,需要一个电感和一个二极管才能工作。一个例子是LM2596。但通常您可以将这些作为小型模块(寻找 DC-DC 转换器)找到,其中包含板上所需的一切。
DC/DC转换器模块
两者的主要区别在于线性稳压器比开关稳压器浪费更多的功率。因此,如果您不提供良好的冷却,线性稳压器很容易变热。
此外,开关稳压器是唯一可以为您提供比您放入的输出电压更高的输出电压的稳压器。线性稳压器总是会为您提供较低的输出电压。
设计线性稳压器的方法有很多。这可能是最简单的一种:
输出将始终是二极管的齐纳电压减去晶体管的 V BE电压。V BE通常在 0.6V 至 0.7V 左右。因此,使用 5.6V 齐纳二极管,您将获得大约 5V 的输出电压。
如果输出电压超过 5V,则意味着 V BE变低。这将使晶体管降低电流,使电压再次下降。如果输出低于 5V,则会发生相反的情况。
另一种主要类型是开关稳压器。这是一个电压调节器,可以打开和关闭输入电压,并使用一些带有电感器的智能电路技巧以更节能的方式转换电压。
有3种主要类型:
降压转换器 - 可以转换为较低的电压
升压转换器 - 可以转换为更高的电压
降压-升压转换器 - 可以转换为更低和更高的电压
以下是降压转换器的基本概念:
当按下开关时,电流从电池流入电感器、电容器和负载。电感器和电容器都充电。当开关释放时,电感和电容中储存的能量为负载提供电流。
在现实生活中,开关被晶体管取代。并且有一种传感机制可以检查输出电压并更快地打开和关闭晶体管(以获得更高的电压)或更慢(获得更少的电压)。