電壓調節器的型別 – 線性、齊納二極體和並聯

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穩壓器是一種電子電路，用於控制電源輸出電壓的變化，使其保持在合適的範圍內。因為在實際電路中，電壓會由於多種原因發生變化，例如輸入電壓的變化、電路元件溫度的變化等。但是，理想情況下，電源的電壓輸出應該在連線電路可接受的特定範圍內。這可以透過使用稱為穩壓器的電路來實現。

在本文中，我們將討論不同穩壓器的型別。但在瞭解穩壓器這一術語的基本含義之前。

什麼是穩壓器？

顧名思義，穩壓器是一種電子電路，當輸入電壓和其他電路條件（如溫度）發生變化時，它可以調節電壓。眾所周知，大多數實際電路需要穩定的電壓才能高效工作，但由於各種原因，電源電壓可能會發生變化，並可能損壞電路。因此，穩壓器充當裝置的保護屏障。

穩壓器將波動電壓轉換為穩定電壓，此過程稱為穩壓。穩壓器的框圖如圖 1 所示。

穩壓器的型別

以下是不同電子裝置中使用的主要穩壓器型別：

• 線性穩壓器
• 齊納二極體穩壓器
• 並聯穩壓器

讓我們逐一討論這三種穩壓器。

線性穩壓器

使用由負反饋電路控制的 FET（場效應電晶體）來產生穩定輸出電壓的穩壓器型別，而不管輸入電壓和負載電流的變化如何，被稱為線性穩壓器。它也稱為低壓降線性穩壓器 (LDO)。

典型的線性穩壓器的工作原理類似於分壓器電路，即它透過根據負載電阻改變穩壓器的電阻來產生穩定的輸出電壓。典型的線性穩壓器如圖 2 所示。

從框圖可以看出，未經調節的電壓輸入到調節器的控制器，該控制器控制輸入電壓的大小並輸出電壓。此外，輸出電壓透過取樣電路進行取樣，並饋送到比較器電路。取樣電壓與參考電壓進行比較。如果取樣電壓和參考電壓之間存在任何差異，則會產生誤差訊號，並將其反饋到控制裝置以將輸出電壓調整到所需值。

齊納二極體穩壓器

齊納二極體是一種高度摻雜的半導體二極體，設計用於反向偏置模式下工作。在電子電路中，齊納二極體用作穩壓器，因為它可以保持負載兩端的恆定電壓。

典型的齊納二極體穩壓器的電路圖如圖 3 所示。在齊納二極體穩壓器中，一個串聯通路電晶體用在射極跟隨器中。因此，它也稱為齊納控制電晶體串聯穩壓器或射極跟隨器穩壓器。

在齊納二極體穩壓器的情況下，電晶體的發射極和集電極端子相對於負載串聯連線。這裡，可變元件是電晶體，齊納二極體向電路提供參考電壓。因此，齊納二極體穩壓器的輸出電壓由下式給出：

$$\mathrm{V_{O}=V_{Z}+V_{BE}}$$

並聯穩壓器

調節元件將一部分總電流分流到地面的穩壓器型別稱為並聯穩壓器。並聯穩壓器使用剩餘電流來保持負載兩端的恆定電壓。並聯穩壓器是線性電源中最基本的部分之一。

並聯穩壓器的電路圖如圖 4 所示。在並聯穩壓器的情況下，比較器電路向控制器提供控制訊號，無論何時由於輸入電壓和負載電流的任何變化導致輸出電壓出現波動（增加或減少）。在這種情況下，控制器電路將從負載中分流總電流的額外部分，以便在負載兩端保持恆定電壓。

穩壓器的應用

以下是穩壓器的一些重要應用：

• 穩壓器用於計算機電源。

• 穩壓器用於電力配電系統。

• 穩壓器也用於發電廠等。

• 穩壓器用於汽車交流發電機，以產生恆定電壓來改變電池。

結論

穩壓器是不同電子裝置（如計算機 SMPS、汽車交流發電機等）的基本元件。它將負載端子的電壓維持在恆定值，以便電壓變化不會損壞負載電路或裝置。