關于穩壓器的常見問題

  什么是開關穩壓器?

  開關穩壓器使用輸出級，重復切換“開”和“關”狀態，與能量存貯元件（電容器和感應器）一起產生輸出電壓。它的穩壓是根據輸出電壓的回饋來調整切換。在固定頻率的穩壓器中，通過調整開關電壓的脈沖寬度 - 這就是所謂的 PWM 控制。在柙控振蕩器或脈沖模式穩壓器中，開關脈沖的寬度和頻率保持?定，但是，輸出開關的“開”或“關”由反饋控制。
 

 

  根據開關和能量存貯部件的排列，產生的輸出電壓可以大于或小于輸入電壓，并且可以用一個穩壓器產生多個輸出電壓。在大多數情況下，在同樣的輸入電壓和輸出電壓要求下，Buck（降壓）開關穩壓器比線性穩壓器轉換電源的效率更高。

 什么是 LDO（低壓降）穩壓器?

  LDO 是一種線性穩壓器。線性穩壓器使用在線性區內工作的電晶體或 FET，從應用的輸入電壓中減去超額的電壓，產生經過調節的輸出電壓。所謂壓降電壓，是指穩壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內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）穩壓器通常使用 PNP 功率電晶體（也稱為傳遞設備)。這種電晶體允許飽和，所以穩壓器可以有一個非常低的壓降電壓，通常為200mV 左右；與之相比，使用 NPN 復合式電源電晶體的傳統線性穩壓器的壓降為 2V 左右。負輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設備，其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設備類似。

更新的設計使用 CMOS 功率電晶體，它能夠提供最低的壓降電壓。使用 CMOS，穩壓器的唯一壓降是電源設備導通電阻而負載電流所阻造成的。如果負載較小，這種方式產生的壓降只有幾十毫伏。

 

  什么是開關電容轉換器?

  一個典型的開關電容器轉換器包括四個大型 MOS 開關，在有貿順序性的開關下產生所需的方向、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。

  在開關周期的第一部分，輸入電壓作用于一個電容器（C1）。在開關周期的第二部分，電荷從 C1 傳送到第二個電容器 C2 上。最傳統的開關電容器轉換器的構造是一個反換流器，其中 C2 正端接地，其負端傳遞負電壓輸出。經過幾個周期之后，跨在C2 的電壓將被施加到輸入電壓上。假設 C2 上沒有負載、開關上沒有損耗并且在電容器中沒有等效電阻，則輸出電壓將正好是負的輸入電壓。在現實中，電荷傳送的效率（以及輸出電壓的精確性）取決于開關頻率、開關的電阻、電容器的值和電阻。一種類似的拓撲結構 -倍壓器使用相同的開關和電容器組，但更改了接地連接和輸入電壓。其他更復雜的變化使用額外開關和電容器實現輸入電壓與輸出電壓的其他變換比率，并且在一些情況下，使用專門的開關次序來產生分數關系（例如 3/2）。在最簡單的形式中，開關電容器轉換器是不具備穩壓功能的。一些新的 National 半導體開關電容器轉換器具有自動調節的增益級以產生穩壓的輸出；其他未有穩壓輸出開關電容器轉換器則使用一個內建的低壓降線性穩壓器。

 什么是錯誤旗標?

  錯誤旗標是一個集極開路 (open-collector) 輸出，當輸出電壓低于額定輸出電壓 5%（典型的）時，它會發出一個信號。開始時，錯誤旗標為低 "Low"，直到輸出電壓達到額定輸出電壓的 95% 為止。在一些情況下，電源轉換中出現的錯誤旗標會有延遲。這個延遲是由外部電容器設定的，并可用作啟動-重置功能將微處理器重新開動。

如果顯示在狀態錯誤 "Error" 時，低輸出電壓將使得集極開路的輸出為高水平 "High"（旗標電晶體顯示 OFF）。當輸出電壓在額定電壓 5% 范圍以內時，此旗標輸出為低水平 "Low"。

 什么是開/關或停機?

  “開/關”或“停機”功能使穩壓器能夠在帶電的情況下打開或關閉。盡管在“關閉”或“停機”模式下，穩壓器的供給電流因為輸出被禁用而降至一個較低的情況，但是內部偏置電路仍處于運行狀態。當重新打開之后，穩壓器將以比輸入電壓關閉又打開的情況下快得多的速度重新對輸出電壓進行穩壓。如果顯示在“打開”的狀態，則穩壓器將邏輯高電平啟動。否則，將被邏輯低電平啟動穩壓器。

 什么是同步或頻率調整?

  在開關穩壓器和開關電容器轉換器中，會使用一個內部振蕩器來設定輸出電晶體的開關頻率。該開關頻率的值將決定轉換器中使用的某些外部元件，確定轉換器產生的噪音的頻率，并影響轉換器的性能。某些轉換器允許通過調整內部震蕩器頻率（“頻率調整”）或將振蕩器與外部訊號源 "同步" 來更改開關頻率。一般來說，通過提高開關頻率，可以在轉換器輸出級中使用較小的部件（電容器，電感器）。這可能會降低轉換器的效率，因為增加了開關損耗，除非同時使用更高質量的元件。性能良好的高頻率的轉換器將比頻率較低的轉換器具有更快的暫態響應。如果一個板上有數個轉換器，通常最好將它們同步到一個訊號源。這可以控制整個批量產生的噪音，并盡量減小可能產生的任何“敲擊頻率”"beat frequency"。這個問題對于高功率轉換器（例如 5W 或更高功率）通常很重要。在許多情況下，開關頻率只能較其預設值大。產品資料表將指出該功能的頻率范圍。

 

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