熱敏電阻：線性穩(wěn)壓器
發(fā)布時(shí)間：2018/7/24 訪問人數(shù)：4302次
熱敏電阻：線性穩(wěn)壓器
要了解組件在電源中的作用，有必要了解電源工作的基本原理。許多工程師都記得設(shè)計(jì)一個(gè)如圖1所示的電路。該電路使用齊納二極管為負(fù)載（R2）提供恒定電壓。R1用于提供最小電流以保持齊納二極管處于恒定擊穿狀態(tài)，并提供負(fù)載電流。
高性能電阻器在電源設(shè)計(jì)中的幾種用途
圖1：一個(gè)簡(jiǎn)單的齊納二極管穩(wěn)壓器電路。
此類系統(tǒng)適用于功率較低且供電電壓和負(fù)載都相當(dāng)穩(wěn)定的電路。如果負(fù)載電流降低或電源電壓突然增加，則可能會(huì)超出齊納二極管的額定功耗。這種電路中的電阻很容易選擇，只要其額定功率符合齊納二極管和負(fù)載的組合功率要求即可。
對(duì)于供電電壓或負(fù)載可能變化的電源，串聯(lián)設(shè)計(jì)可以使用傳輸晶體管（pass transistor），這將確保負(fù)載電流穩(wěn)定，并可將電壓輸出降低到所期望的范圍。
圖2示出了這種電路。這些設(shè)計(jì)通常使用IC或低壓差（LDO）穩(wěn)壓器來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載電源。由R1和R2形成的分壓器感測(cè)并設(shè)置相對(duì)于參考電壓的電壓輸出。如果電路具有固定輸出，則分壓器位于內(nèi)部；對(duì)于其它應(yīng)用，可以在外部放置一兩個(gè)電阻。
選擇電阻值以提供所需的比率，最重要的考慮因素是精度。如果比較器電路具有高增益和高輸入阻抗，則可以使用圖1中的公式輕松計(jì)算最差情況下的數(shù)值，首先選R1最大值和R2最小值，然后選R2最大值和R1最小值。這些計(jì)算可顯示出與期望輸出的最大電壓偏差。
開關(guān)電源
由于串聯(lián)的傳輸器件和負(fù)載都會(huì)消耗能量，線性電源可能效率比較低。隨著負(fù)載上壓降的增加，效率會(huì)更低。
高性能電阻器在電源設(shè)計(jì)中的幾種用途
圖2：線性串聯(lián)穩(wěn)壓器簡(jiǎn)圖。
為提高效率，設(shè)計(jì)師經(jīng)常使用另一種電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。開關(guān)電源（SMPS）采用未經(jīng)調(diào)節(jié)的輸入直流電壓，并以高頻率（10kHz至1MHz）進(jìn)行切換。占空比決定整流和平滑后的直流輸出電壓。
SMPS輸出的調(diào)節(jié)也使用分壓器，但是要調(diào)節(jié)開關(guān)頻率和占空比。通過避免線性穩(wěn)壓器壓降帶來(lái)的損失，SMPS可實(shí)現(xiàn)高達(dá)95％的效率。由于高頻變壓器和濾波器／儲(chǔ)能電容器尺寸要小得多，SMPS也可能比類似功率的線性AC－DC電源設(shè)計(jì)更緊湊。
SMPS的主要缺點(diǎn)是它要求必須有最小負(fù)載，空載狀態(tài)可能會(huì)損壞電源。為避免這種情況，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常使用一個(gè)功率電阻作為假負(fù)載。如果主負(fù)載斷開，該電阻器可以用于吸收最小的特定負(fù)載電流。當(dāng)然，假負(fù)載電阻也會(huì)有功耗，從而影響整體電源效率，因此在選定電阻時(shí)需要考慮這個(gè)因素。規(guī)避該問題的另一種方法是當(dāng)負(fù)載開路時(shí)在輸出端使用分流電阻。出于安全目的，SMPS設(shè)計(jì)也會(huì)采用其它電阻器。低阻值、高功率電阻器通常可防止過壓情況。而限流設(shè)計(jì)則可防止短路。
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