线性稳压器和开关稳压器的比较（线性稳压器和开关稳压器的比较分析）

，线性稳压器和开关稳压器有什么区别？电压调节器，顾名思义，是一种稳定输出电压的装置。所有稳压器都使用相同的技术来实现稳定的输出电压。输出电压通过连接到误差放大器反相输入端的分压电阻进行采样，误差放大器的非反相输入端连接到参考电压Vref。误差放大器总是试图强制其输入相等。线性稳压器和开关稳压器有什么区别？我们将为您介绍稳压器的相关知识。

根据稳压管的工作状态，我们常将稳压电源分为两类：线性稳压电源和开关稳压电源。另外，还有一种使用稳压管的小电源。

LDO（低压差）稳压器

LDO 是一种线性稳压器（VoltageRegulators/Stabilizers）。线性稳压器使用在其线性区域工作的晶体管或FET，从施加的输入电压中减去多余的电压，以产生稳压的输出电压。所谓压差，是指稳压器保持输出电压在其额定值100mV以内所需的输入电压与输出电压之差的最小值。具有正输出电压的LDO（低压差）稳压器通常使用功率晶体管（也称为传输器件）作为PNP。该晶体管允许饱和，因此稳压器可以具有非常低的压差电压，通常约为200mV；相比之下，使用NPN 复合功率晶体管的传统线性稳压器的压差约为2V。负输出LDO采用NPN作为其通路器件，其工作方式与正输出LDO的PNP器件类似。较新的开发使用CMOS 功率晶体管，可提供最低的压差电压。对于CMOS，调节器上唯一的压降是由电源中负载电流的导通电阻引起的。如果负载较小，这种方法产生的压降只有几十毫伏。

开关调节器

开关稳压器使用重复切换“开”和“关”状态的输出级，与储能组件（电容器和电感器）一起产生输出电压。它是通过根据输出电压的反馈样本调整开关时序来调整的。在固定频率调节器中，通过调整开关电压的脉冲宽度来调整开关时序？这称为PWM 控制。在门控振荡器或脉冲模式调节器中，开关脉冲的宽度和频率保持恒定，但输出开关的“开”或“关”由反馈控制。根据开关和能量存储组件的布置，产生的输出电压可以大于或小于输入电压，并且可以使用单个电压调节器来产生多个输出电压。大多数情况下，在相同的输入电压和输出电压要求下，脉冲（降压）开关稳压器比线性稳压器更有效地转换功率。

线性稳压器与开关稳压器比较

线性稳压器的优点：输出纹波电压简单，线路和负载调整率优异；对负载和线路变化的快速响应；低电磁干扰（EMI）。

缺点：效率低；如果需要冷却设备则需要更大的空间

开关稳压器的优点： 能够处理更高的功率密度；高效率（降低冷却源功率要求）；拓扑结果可用于提供单个或多个输出电压，大于或小于生成的输出电压。

缺点：瞬时恢复时间慢；高输出纹波电压；电磁干扰（EMI）

开关电容转换器

典型的开关电容转换器由四个大型MOS 开关组成，其开关顺序通常可将输入电源电压切换、加倍或减半。能量传输和存储由外部电容器提供。在开关周期的第一部分，输入电压作用在电容器(C1) 上。在开关周期的第二部分期间，电荷从C1 转移到第二电容器C2。

开关电容转换器最传统的结构是反激式逆变器，其中C2 的正极端子接地，其负极端子提供负输出电压。几个周期后，C2 两端的电压将施加到输入电压。假设C2 上没有负载，开关中没有损耗，并且电容器中没有连续电阻，则输出电压将恰好是输入电压的负值。实际上，电荷转移的效率（以及输出电压的精度）取决于开关频率、开关电阻、电容器的值和连续电阻。类似的拓扑？倍压器使用相同的开关和电容器组，但改变了接地连接和输入电压。

其他更复杂的变体使用额外的开关和电容器来实现输入电压与输出电压的其他变换比，并且在某些情况下，使用专门的开关序列来产生分数关系（例如3/2）。最简单的形式是，开关电容转换器不提供电压调节。美国国家半导体的一些新型开关电容转换器可以自动调整增益水平以产生稳定的输出。其他开关电容转换器使用内置低压差线性稳压器来产生未稳压的输出。

错误标志

它是一个集电极开路输出，当稳压输出电压低于额定输出电压5%（通常）时，会发出信号。最初，错误标志为低电平，直到输出电压达到额定输出电压的95%。在某些情况下，标记电源转换期间发生的错误会出现延迟。该延迟由外部电容器设置，可用作上电复位功能，使微处理器复位至上电。如果显示“错误”状态，则输出电压较低，导致集电极开路输出较高（标记晶体管关闭）。当输出电压在额定电压的5% 以内时，该标志输出为低电平。

同步或频率调整

在开关稳压器和开关电容转换器中，内部振荡器用于设置输出晶体管的开关频率。该开关频率的值可以决定转换器中使用的某些外部元件，决定转换器产生的噪声的频率，并影响转换器的性能。一些转换器允许通过调整内部振荡器频率（“频率调整”）或通过将振荡器与外部电源同步（“同步”）来改变开关频率。一般来说，通过提高开关频率，可以在转换器输出级中使用更小的元件（电容器、电感器）。

由于开关损耗增加，这会降低转换器的效率，除非还使用更高质量的组件。性能良好的较高频率转换器比较较低频率转换器具有更快的瞬态响应。如果板上有多个转换器，通常最好将它们同步到一个公共源。这可以控制整个批次中产生的噪音，并最大限度地减少可能发生的“爆震频率”。这个问题对于高功率转换器（例如，5W 或更高）通常很重要。在许多情况下，开关频率只能从其预设值增加。产品数据表将标明该功能的频率范围。

开/关或关闭

“开/关”或“关闭”功能使调节器能够在运行时打开或关闭。尽管在“关闭”或“停止”模式下，由于输出被禁用，稳压器的电源电流降至较低水平，但内部偏置电路仍保持运行。重新启用时，稳压器重新调节输出电压的速度比关闭并再次打开输入电压时快得多。如果显示器处于“打开”状态，调节器将通过逻辑高电平启用。否则，它将由逻辑低电平启用。

一、交流稳压电源的分类及特点：

能够提供稳定电压和频率的电源称为交流稳定电源。目前国内大部分厂家所做的工作就是稳定交流电压。下面简单介绍一下市面上的交流稳压电源的分类特点。

参数调整（共振）型

对于此类稳压电源，稳压的基本原理是LC串联谐振。早期的磁饱和稳压器就属于这一类。其优点是结构简单，元件不多，可靠性很高。范围相当宽，抗干扰和抗过载能力强。缺点是能耗高、噪音大、体积大、成本高。

根据磁饱和原理发展起来的参量稳压器和20世纪50年代在我国流行的“磁放大器调节式电子交流稳压器”（即614型）都是基于该原理的交流稳压器。

自动耦合（变速比）调节型

1、机械调压型，即伺服电机驱动碳刷在自耦变压器绕组滑动面上移动，改变Vo与Vi的比例，实现输出电压的调节和稳定。这种类型的电压调节器的范围可以从几百瓦到几千瓦。其特点是结构简单、成本低、输出波形失真小；但碳刷的滑动接触容易产生火花，导致碳刷损坏甚至烧坏而失效；且电压调整速度慢。

2、改变抽头类型，将自耦变压器做成多个固定抽头，并用10个继电器或晶闸管（固态继电器）作为开关，自动改变抽头位置，实现稳定的输出电压。

该类稳压器的优点是电路简单、稳压范围宽（130V-280V）、效率高（95%）、价格低廉。缺点是稳压精度低（8~10%），工作寿命短。适用于为家用空调供电。

大功率补偿型——净化稳压器（含精密稳压器）

采用补偿环节稳定输出电压，易于实现微机控制。

其优点是抗干扰性能好、稳压精度高（1%）、响应速度快（40~60ms）、电路简单、工作可靠。缺点是：使用计算机、程控交换机等非线性负载时出现低频振荡；输入侧电流畸变大，源功率因数低；输出电压相对于输入电压有相移。抗干扰功能要求较高的机组适合在城市使用。给电脑供电时，必须使用约2-3倍电脑总功率的稳压器。由于其具有稳压、抗干扰、响应速度快、价格适中等优点而得到广泛应用。