描述

我們經(jīng)常需要為我們的電路提供一些特定量的電壓，例如為 Arduino 等微控制器供電的 5V DC 電路。這些電路的最大容差為 5V。如果電壓超過(guò)這個(gè)值，它可能會(huì)燒壞微控制器。因此，穩(wěn)壓電源非常重要。主要問(wèn)題出現(xiàn)了，我們?nèi)绾尾拍塬@得穩(wěn)定的 5V 或任何其他電源。多次排列精確電壓的電池是不可能的。

齊納二極管

穩(wěn)壓二極管用作穩(wěn)壓器

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齊納二極管的行為就像一個(gè)由硅 PN 結(jié)組成的普通通用二極管，當(dāng)正向偏置時(shí)，即陽(yáng)極相對(duì)于其陰極為正，它的行為就像一個(gè)通過(guò)額定電流的普通信號(hào)二極管。

然而，齊納二極管或“擊穿二極管”，有時(shí)也被稱為，與標(biāo)準(zhǔn) PN 結(jié)二極管基本相同，但它們經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)，具有低且指定的反向擊穿電壓，可利用施加的任何反向電壓給它。

與在反向偏置時(shí)阻止任何電流通過(guò)自身的傳統(tǒng)二極管不同，即陰極變得比陽(yáng)極更正，一旦反向電壓達(dá)到預(yù)定值，齊納二極管開(kāi)始反向傳導(dǎo).

這是因?yàn)楫?dāng)齊納二極管兩端施加的反向電壓超過(guò)器件的額定電壓時(shí)，半導(dǎo)體耗盡層中會(huì)發(fā)生稱為雪崩擊穿的過(guò)程，并且電流開(kāi)始流過(guò)二極管以限制電壓的增加。

現(xiàn)在流過(guò)齊納二極管的電流急劇增加到最大電路值（通常受串聯(lián)電阻限制），一旦達(dá)到，這個(gè)反向飽和電流在很寬的反向電壓范圍內(nèi)保持相當(dāng)恒定。齊納二極管兩端的電壓變得穩(wěn)定的電壓點(diǎn)稱為“齊納電壓”（Vz），對(duì)于齊納二極管，該電壓的范圍可以從不到一伏到幾百伏。

在二極管半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜階段，可以非常精確地控制齊納電壓觸發(fā)電流流過(guò)二極管的點(diǎn)（誤差小于 1%），從而使二極管具有特定的齊納擊穿電壓，Vz例如 ( ) , 4.3V 或 7.5V。IV 曲線上的這個(gè)齊納擊穿電壓幾乎是一條垂直直線。

齊納穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)：

• 由于與負(fù)載功率相比，齊納電阻 ( R2) 和串聯(lián)電阻 ( )浪費(fèi)了大量功率，因此對(duì)于重負(fù)載效率較差。RS
• 由于齊納電阻，直流輸出電壓略有變化。

線性穩(wěn)壓器

線性穩(wěn)壓器（也稱為 LDO 或低壓差線性穩(wěn)壓器）使用由負(fù)反饋電路控制的晶體管來(lái)產(chǎn)生指定的輸出電壓，該電壓在負(fù)載電流和輸入電壓發(fā)生變化的情況下仍保持穩(wěn)定。

基本的固定輸出電壓線性穩(wěn)壓器是一種三端器件。一些線性穩(wěn)壓器允許您通過(guò)外部電阻器調(diào)整輸出電壓。

線性穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)

線性穩(wěn)壓器的一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)是它們?cè)谠S多應(yīng)用中的低效率。穩(wěn)壓器內(nèi)部的晶體管，連接在輸入端和輸出端之間，起到可變串聯(lián)電阻的作用；因此，高輸入至輸出電壓差與高負(fù)載電流相結(jié)合會(huì)導(dǎo)致大量功耗。穩(wěn)壓器內(nèi)部電路功能所需的電流（圖中標(biāo)記為 IGND）也影響總功耗。

線性穩(wěn)壓器電路中最可能的故障模式可能源自熱因素，而非嚴(yán)格的電氣因素。

DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器

降壓轉(zhuǎn)換器（降壓轉(zhuǎn)換器）是一種 DC-DC 電源轉(zhuǎn)換器，可降低從其輸入（電源）到其輸出（負(fù)載）的電壓（同時(shí)提高電流）。它是一類開(kāi)關(guān)模式電源 (SMPS)，通常包含至少兩個(gè)半導(dǎo)體（一個(gè)二極管和一個(gè)晶體管，盡管現(xiàn)代降壓轉(zhuǎn)換器經(jīng)常用用于同步整流的第二個(gè)晶體管代替二極管）和至少一個(gè)儲(chǔ)能元件，電容器，電感器，或兩者的組合。為了減少電壓紋波，由電容器（有時(shí)與電感器組合）制成的濾波器通常被添加到此類轉(zhuǎn)換器的輸出（負(fù)載側(cè)濾波器）和輸入（電源側(cè)濾波器）。

您可以在此處閱讀有關(guān)降壓轉(zhuǎn)換器的更多信息。

DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)

• 降壓穩(wěn)壓??器的效率約為 90%。
• 成本和尺寸都很低。
• 線電壓變化容差大。

如何制作 DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器？

使用 LM2576T-ADJ 的降壓轉(zhuǎn)換器

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使用 LM2576T-ADJ，我們有反饋，并且在使用不同負(fù)載時(shí)輸出將保持不變。只需進(jìn)行連接，添加輸入電容器以獲得穩(wěn)定的輸入即可。

輸入可以在 5 到 55 伏的范圍內(nèi)。不要施加更高的電壓，否則可能會(huì)燒毀 LM2576T-ADJ 組件。在這種情況下，我們不需要外部開(kāi)關(guān)，因?yàn)?LM2576T-ADJ 內(nèi)部已經(jīng)有它。將反饋引腳連接到輸出分壓器時(shí)，LM2576T-ADJ 將根據(jù)輸出改變脈沖寬度，以保持其恒定。在這種情況下，請(qǐng)使用肖特基勢(shì)壘整流二極管，因?yàn)樗哂械驼螂妷骸?/font>當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，該二極管將使電流流動(dòng)。