關(guān)于穩(wěn)壓器的常見(jiàn)問(wèn)題

  什么是開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器?

  開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器使用輸出級(jí)，重復(fù)切換“開(kāi)”和“關(guān)”狀態(tài)，與能量存貯元件（電容器和感應(yīng)器）一起產(chǎn)生輸出電壓。它的穩(wěn)壓是根據(jù)輸出電壓的回饋來(lái)調(diào)整切換。在固定頻率的穩(wěn)壓器中，通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)電壓的脈沖寬度 - 這就是所謂的 PWM 控制。在柙控振蕩器或脈沖模式穩(wěn)壓器中，開(kāi)關(guān)脈沖的寬度和頻率保持?定，但是，輸出開(kāi)關(guān)的“開(kāi)”或“關(guān)”由反饋控制。
 

 

  根據(jù)開(kāi)關(guān)和能量存貯部件的排列，產(chǎn)生的輸出電壓可以大于或小于輸入電壓，并且可以用一個(gè)穩(wěn)壓器產(chǎn)生多個(gè)輸出電壓。在大多數(shù)情況下，在同樣的輸入電壓和輸出電壓要求下，Buck（降壓）開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器比線性穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換電源的效率更高。

 什么是 LDO（低壓降）穩(wěn)壓器?

  LDO 是一種線性穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器使用在線性區(qū)內(nèi)工作的電晶體或 FET，從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓，產(chǎn)生經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的輸出電壓。所謂壓降電壓，是指穩(wěn)壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內(nèi)所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正電壓輸出的 LDO（低壓降）穩(wěn)壓器通常使用 PNP 功率電晶體（也稱(chēng)為傳遞設(shè)備)。這種電晶體允許飽和，所以穩(wěn)壓器可以有一個(gè)非常低的壓降電壓，通常為200mV 左右；與之相比，使用 NPN 復(fù)合式電源電晶體的傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器的壓降為 2V 左右。負(fù)輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設(shè)備，其運(yùn)行模式與正輸出 LDO 的 PNP設(shè)備類(lèi)似。

更新的設(shè)計(jì)使用 CMOS 功率電晶體，它能夠提供最低的壓降電壓。使用 CMOS，穩(wěn)壓器的唯一壓降是電源設(shè)備導(dǎo)通電阻而負(fù)載電流所阻造成的。如果負(fù)載較小，這種方式產(chǎn)生的壓降只有幾十毫伏。

 

  什么是開(kāi)關(guān)電容轉(zhuǎn)換器?

  一個(gè)典型的開(kāi)關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器包括四個(gè)大型 MOS 開(kāi)關(guān)，在有貿(mào)順序性的開(kāi)關(guān)下產(chǎn)生所需的方向、加倍或減半輸入電源電壓。能量的傳遞與存貯由外部電容器提供。

  在開(kāi)關(guān)周期的第一部分，輸入電壓作用于一個(gè)電容器（C1）。在開(kāi)關(guān)周期的第二部分，電荷從 C1 傳送到第二個(gè)電容器 C2 上。最傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造是一個(gè)反換流器，其中 C2 正端接地，其負(fù)端傳遞負(fù)電壓輸出。經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期之后，跨在C2 的電壓將被施加到輸入電壓上。假設(shè) C2 上沒(méi)有負(fù)載、開(kāi)關(guān)上沒(méi)有損耗并且在電容器中沒(méi)有等效電阻，則輸出電壓將正好是負(fù)的輸入電壓。在現(xiàn)實(shí)中，電荷傳送的效率（以及輸出電壓的精確性）取決于開(kāi)關(guān)頻率、開(kāi)關(guān)的電阻、電容器的值和電阻。一種類(lèi)似的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) -倍壓器使用相同的開(kāi)關(guān)和電容器組，但更改了接地連接和輸入電壓。其他更復(fù)雜的變化使用額外開(kāi)關(guān)和電容器實(shí)現(xiàn)輸入電壓與輸出電壓的其他變換比率，并且在一些情況下，使用專(zhuān)門(mén)的開(kāi)關(guān)次序來(lái)產(chǎn)生分?jǐn)?shù)關(guān)系（例如 3/2）。在最簡(jiǎn)單的形式中，開(kāi)關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器是不具備穩(wěn)壓功能的。一些新的 National 半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器具有自動(dòng)調(diào)節(jié)的增益級(jí)以產(chǎn)生穩(wěn)壓的輸出；其他未有穩(wěn)壓輸出開(kāi)關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器則使用一個(gè)內(nèi)建的低壓降線性穩(wěn)壓器。

 什么是錯(cuò)誤旗標(biāo)?

  錯(cuò)誤旗標(biāo)是一個(gè)集極開(kāi)路 (open-collector) 輸出，當(dāng)輸出電壓低于額定輸出電壓 5%（典型的）時(shí)，它會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)。開(kāi)始時(shí)，錯(cuò)誤旗標(biāo)為低 "Low"，直到輸出電壓達(dá)到額定輸出電壓的 95% 為止。在一些情況下，電源轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)的錯(cuò)誤旗標(biāo)會(huì)有延遲。這個(gè)延遲是由外部電容器設(shè)定的，并可用作啟動(dòng)-重置功能將微處理器重新開(kāi)動(dòng)。

如果顯示在狀態(tài)錯(cuò)誤 "Error" 時(shí)，低輸出電壓將使得集極開(kāi)路的輸出為高水平 "High"（旗標(biāo)電晶體顯示 OFF）。當(dāng)輸出電壓在額定電壓 5% 范圍以?xún)?nèi)時(shí)，此旗標(biāo)輸出為低水平 "Low"。

 什么是開(kāi)/關(guān)或停機(jī)?

  “開(kāi)/關(guān)”或“停機(jī)”功能使穩(wěn)壓器能夠在帶電的情況下打開(kāi)或關(guān)閉。盡管在“關(guān)閉”或“停機(jī)”模式下，穩(wěn)壓器的供給電流因?yàn)檩敵霰唤枚抵烈粋€(gè)較低的情況，但是內(nèi)部偏置電路仍處于運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)重新打開(kāi)之后，穩(wěn)壓器將以比輸入電壓關(guān)閉又打開(kāi)的情況下快得多的速度重新對(duì)輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓。如果顯示在“打開(kāi)”的狀態(tài)，則穩(wěn)壓器將邏輯高電平啟動(dòng)。否則，將被邏輯低電平啟動(dòng)穩(wěn)壓器。

 什么是同步或頻率調(diào)整?

  在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和開(kāi)關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器中，會(huì)使用一個(gè)內(nèi)部振蕩器來(lái)設(shè)定輸出電晶體的開(kāi)關(guān)頻率。該開(kāi)關(guān)頻率的值將決定轉(zhuǎn)換器中使用的某些外部元件，確定轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的噪音的頻率，并影響轉(zhuǎn)換器的性能。某些轉(zhuǎn)換器允許通過(guò)調(diào)整內(nèi)部震蕩器頻率（“頻率調(diào)整”）或?qū)⒄袷幤髋c外部訊號(hào)源 "同步" 來(lái)更改開(kāi)關(guān)頻率。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率，可以在轉(zhuǎn)換器輸出級(jí)中使用較小的部件（電容器，電感器）。這可能會(huì)降低轉(zhuǎn)換器的效率，因?yàn)樵黾恿碎_(kāi)關(guān)損耗，除非同時(shí)使用更高質(zhì)量的元件。性能良好的高頻率的轉(zhuǎn)換器將比頻率較低的轉(zhuǎn)換器具有更快的暫態(tài)響應(yīng)。如果一個(gè)板上有數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)換器，通常最好將它們同步到一個(gè)訊號(hào)源。這可以控制整個(gè)批量產(chǎn)生的噪音，并盡量減小可能產(chǎn)生的任何“敲擊頻率”"beat frequency"。這個(gè)問(wèn)題對(duì)于高功率轉(zhuǎn)換器（例如 5W 或更高功率）通常很重要。在許多情況下，開(kāi)關(guān)頻率只能較其預(yù)設(shè)值大。產(chǎn)品資料表將指出該功能的頻率范圍。

 

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