穩(wěn)壓器

穩(wěn)壓器（Voltage   regulator）它是將不穩(wěn)定的電壓輸出變?yōu)榉€(wěn)定的電壓輸出，并能在大電流負載條件下保持輸出電壓穩(wěn)定的電子器件。穩(wěn)壓器由調壓電路組成、整流電路、濾波電路、控制電路和伺服電機等。電壓調節(jié)器可以控制電路進行采樣、比較、放大，通過自動調節(jié)線圈匝數比，從而保持輸出電壓的穩(wěn)定性。

穩(wěn)壓器按其交流和DC特性可分為交流穩(wěn)壓器和DC穩(wěn)壓器，按其功能還可分為電子式、自動型等。20世紀初，出現了鐵磁穩(wěn)壓器和相應的技術文件電子管出現后不久，有人設計了電子管DC穩(wěn)壓器。伴隨著半導體、隨著人工智能的快速發(fā)展，電壓調節(jié)器被應用于電力系統(tǒng)、它廣泛應用于電子設備中。

變壓器

變壓器的基本原理是利用線圈中的互感。當交流電通過主線圈時，次級線圈中會產生感應電動勢，相應地會產生變化的電流。兩個線圈通過鐵芯耦合在一起，這樣就可以傳遞能量。

根據變壓器的變比，即一次繞組和二次繞組的匝數比，變壓器可以對輸入的交流電壓進行升壓或降壓。當初級繞組的匝數大于次級繞組的匝數時，可以實現升壓轉換；當初級繞組的匝數小于次級繞組的匝數時，可以實現降壓轉換。

變壓器參數包括以下幾個方面：漏磁引起的初級繞組漏電感、初級繞組的自感，漏磁通除外、次級繞組電流電阻、次級繞組漏磁通的漏電感等在等效電路中，二次參數一般是變化的，二次參數轉換成一次參數，起到改變變壓器阻抗的作用。對于低頻變壓器，漏電感的影響可以適當忽略，但是，如果頻率增加，漏電感的影響將變得更大。

變壓器的結構具體包括磁芯、有三個部分線圈和骨架磁芯是變壓器的基本結構，構成磁路，起決定性作用線圈構成電路部分，也是最基本的部分，包括許多繞組。一般來說，變壓器包括至少兩個彼此絕緣的繞組。

整流器

整流器具有將交流電轉換成DC的功能。它的主要作用是將交流電源的電流方向改為單向流動，消除電流的反向流動，從而獲得穩(wěn)定的DC電源。根據整流器的工作原理，可分為單相整流器、三相整流器，單相整流器使用單相交流電源作為輸入，通常由一組二極管組成。這些二極管通過只允許電流通過的方向將輸入的交流電轉換成直流電。三相整流器：利用三相交流電源整流的裝置。它通常由一組三相整流橋組成，每個整流橋由三個二極管或可控硅組成。通過合理控制整流橋電路中二極管或晶閘管的開通和關斷，將輸入的三相交流電轉換為直流電。

濾波器

濾波器是一種用于濾除電信號中特定頻率成分的電子設備。它對輸入信號的某些頻率范圍內的成分進行濾波或衰減，從而實現對信號的濾波和處理。

濾波器的基本結構包括電容、電感、電阻等元件。電容器可以通過積累和釋放電荷進行濾波，電感器使用電磁感應來阻止或釋放特定頻率的信號，而電阻器則阻止信號的流動。

穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路又稱集成穩(wěn)壓器，是指在輸入電壓或負載變化時能保持輸出電壓不變的集成電路。電壓調節(jié)器是電壓調節(jié)器的核心部分，它可以根據輸入電壓和反饋信號來控制輸出電壓的穩(wěn)定性和準確性。目前，世界上有數百種集成電壓調節(jié)器．常見的是三端固定集成穩(wěn)壓器、三端可調集成穩(wěn)壓器、多端可調集成穩(wěn)壓器和開關集成穩(wěn)壓器等。

電壓調節(jié)器的基本工作原理是通過對輸入電壓的采樣和反饋控制，實現輸出電壓的穩(wěn)定調節(jié)。一般來說，電壓調節(jié)器由電壓調節(jié)器和反饋控制電路組成。

反饋控制電路檢測輸出電壓并將差值信號反饋給電壓調節(jié)器以調節(jié)輸入電壓，從而保持輸出電壓穩(wěn)定。反饋控制電路的設計和性能對穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性和響應速度起著重要的作用。

穩(wěn)壓器的核心原理是調壓控制，控制輸出電壓的升高或降低。調節(jié)器通常根據控制和調節(jié)方法進行分類。采樣電路檢測穩(wěn)壓器的輸出電壓，并將輸出電壓的變化按一定比例傳遞給控制電路。

穩(wěn)壓器

控制電路將采樣信號與參考電壓進行比較以產生誤差調節(jié)信號，該誤差調節(jié)信號在整形和放大之后被發(fā)送到驅動控制當輸出電壓上升時，它產生降壓控制信號，并且驅動控制電路通過電壓調節(jié)控制來降低輸出電壓。當輸出電壓降低時，控制會反轉。

驅動控制電路對誤差調節(jié)信號進行功率放大后控制電壓調節(jié)電路，以保持輸出電壓穩(wěn)定并形成閉環(huán)負反饋。

繼電器通常用于輸出保護、接觸器、保險絲保險絲等元件實現啟動延時和過流、過壓等保護功能。顯示電路會工作、監(jiān)視器上顯示保護等信息，便于監(jiān)控運行狀態(tài)。

穩(wěn)壓電源的基本工作原理如下圖所示，其基本原理如下：U0=Ui U，其中U0表示調節(jié)器的輸出電壓、Ui表示調節(jié)器輸入電壓、U 代表電壓調節(jié)器的補償電壓當輸入電壓增加δ時，補償電壓U也將相應地改變δ U ，并且δ U=-δ保持輸出電壓恒定。

其穩(wěn)壓原理是：當控制系統(tǒng)檢測到輸出電壓變化時，根據補償算法控制電機M的轉速，然后驅動補償變壓器TV上的電刷組滑動，以改變補償變壓器的極性和次級繞組之間的電壓，從而實現輸出電壓的穩(wěn)定。

交流穩(wěn)壓器

交流穩(wěn)壓器是用于將交流電源的電壓穩(wěn)定在設定值的穩(wěn)壓器。它可以為各種設備和電路提供穩(wěn)定的交流電源。交流穩(wěn)壓器的工作原理與DC穩(wěn)壓器不同交流穩(wěn)壓器使用變壓器和電子元件來實現穩(wěn)定的輸出電壓。交流電壓調節(jié)器可以根據要求和具體設計采用不同的控制策略和技術，如磁控管（thyritor）控制、晶閘管（CR）控制、繼電器控制等。

電子型

交流電子穩(wěn)壓器有多種結構形式一般來說，有以下四類：1)電磁穩(wěn)壓器；2)電動控制穩(wěn)壓器；3)受影響的負反饋調節(jié)器；4)通過控制繼電器以抽頭形式切換穩(wěn)壓器。整個電路主要通過電流過零檢測、采樣比較、邏輯控制和CR觸發(fā)器。

自動型

由于其可靠性成本等原因，自動交流穩(wěn)壓器一般采用雙向晶閘管作為補償變壓器一次繞組的開關元件，去掉自耦調壓變壓器，通過單片機實現對雙向晶閘管開關狀態(tài)的實時控制，從而控制補償變壓器是否補償，以達到穩(wěn)壓的目的。當自動電壓調節(jié)器控制電壓信號的采集時，需要采樣器將連續(xù)信號轉換為離散信號，自動電壓控制保持器將離散控制信號轉換為連續(xù)信號。

直流穩(wěn)壓器

DC穩(wěn)壓器是一種將交流電壓轉換為穩(wěn)定輸出DC電壓的裝置，需要對其進行變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓的這四個環(huán)節(jié)都可以完成。因此，DC穩(wěn)壓電源由變壓器改造而成(即電源變壓器)整流電路、濾波電路、和穩(wěn)壓電路。由于實際過程中外部環(huán)境的多變性，需要增加另一級穩(wěn)壓電路來保證DC輸出電壓的穩(wěn)定輸出，設計可以采用集成穩(wěn)壓器。設計小功率穩(wěn)壓電源時，一般選擇三端穩(wěn)壓器。

線性穩(wěn)壓器

線性調節(jié)器利用由高增益運算放大器控制的有源傳導器件，例如BJT或MOFET。它將內部基準電壓與采樣輸出電壓進行比較，然后調整導通器件的電阻，將誤差降至零，從而保持恒定的輸出電壓。常用的線性穩(wěn)壓器稱為LDOLow Low   dropout   regulator，顧名思義，它是一種低壓差線性穩(wěn)壓器。其中，低電壓差說明輸入輸出電壓的電壓差可以很低，對提高電源轉換效率起到關鍵作用線性性能表明調節(jié)器的輸出在時域是連續(xù)的。從本質上講，LDO是一個源源不斷的電源在電路正常工作過程中，電路本身可以看作是一個隨負載變化的電阻，從而時刻調整分壓比，實現穩(wěn)定的電壓輸出。

開關穩(wěn)壓器

開關穩(wěn)壓器是一種常見的電源穩(wěn)壓器，可以將不穩(wěn)定的輸入電壓轉換為穩(wěn)定的輸出電壓。與線性調節(jié)器相比，開關調節(jié)器具有許多優(yōu)點，包括高效率、較低的功耗、開關穩(wěn)壓器體積小，散熱性能好，輸出電壓可以高于輸入電壓（升壓型）低（降壓型）或者升壓和降壓功能（升降壓型）其工作原理是通過開關電路進行周期性的開關操作，通過儲能和能量轉換實現穩(wěn)壓功能。

常見的DC-DC電源是一種開關穩(wěn)壓器它的主要工作方式是通過連續(xù)的開關操作將輸入DC電壓和LC濾波器之間的能量按所需比例輸入到濾波器中，濾波后得到所需的電壓。這種工作模式的目的是實現對輸入和輸出的實時監(jiān)控，并根據反饋回路的采樣結果和電路的內部處理來確定開關功率管的開關時間，從而完成一次開關動作。

由于轉換器的外部輸入電壓和負載不斷變化，因此在開關時，首先由開關電源的反饋環(huán)路對輸入和輸出進行采樣。根據采樣結果和開關電源的拓撲結構，最終確定開關功率管的開關時間，完成開關動作。通過這種實時監(jiān)控和調整的方式，DC-DC電源可以穩(wěn)定地控制輸入和輸出。

DC-DC電源有多種拓撲形式，常見的有buck型（Buck）升壓型（Boot）升降壓型（Buck-Boot）等。不同的拓撲形式適用于不同的應用場景，可以根據實際需要選擇合適的拓撲形式。

負載調節(jié)率

穩(wěn)壓電源的負載調整率是指負載變化時電源輸出電壓的變化范圍。一般來說，電源的負載調整率越小，負載變化時電源輸出電壓的穩(wěn)定性越好。負載調整率通常用百分比表示。

負載調整率受電源設計的影響、電路穩(wěn)定性和其他因素的影響。好的穩(wěn)壓電源通常具有較小的負載調整率，可以在負載變化時保持輸出穩(wěn)定，不會對負載產生太大影響。

輸出電壓溫度系數

輸出電壓溫度系數（Temperature   coefficient   output   voltage）是穩(wěn)壓電源的輸出電壓隨溫度變化的程度。它測量不同溫度下輸出電壓的穩(wěn)定性。輸出電壓的溫度系數通常是一個百分比/攝氏度來表示。例如，電源的輸出電壓溫度系數為0.02%C表示溫度每上升1°C，輸出電壓將增加或減少0.02%

正或負溫度系數取決于電源設計和技術實現。一般來說，溫度系數越小，意味著電源的輸出電壓對溫度變化的響應越小，越穩(wěn)定。好的穩(wěn)壓電源通常溫度系數小，在不同的溫度環(huán)境下都能提供穩(wěn)定的輸出電壓。

電壓調節(jié)器的初始精度

穩(wěn)壓器的初始精度是指在工作的初始階段輸出電壓與設定電壓之間的偏差或誤差范圍。初始精度通常用百分比表示。比如有的LDO可以做到0.5%對于精密儀器等要求高電壓精度的應用，初始精度為、通訊設備等，選擇初始精度較小的電壓調節(jié)器非常重要。對于一些一般應用，初始精度較大的穩(wěn)壓器也能滿足要求。

壓差

穩(wěn)壓器的電壓差是指輸入電壓和輸出電壓之差，即它能穩(wěn)定輸出的輸入電壓和輸出電壓之間的最小容許差。例如，LDO穩(wěn)壓器的輸出電壓為1V，電壓差為0.2V。這意味著LDO監(jiān)管機構至少需要3.2V的輸入電壓。

浪涌電流

浪涌電流（urgical   current），指電路中非常短的電流峰值或突然變化。這通常是由于通電、設備開關、過電壓和其他原因引起的瞬時電流增加。浪涌電流會對電路和電子設備造成損壞或干擾。當電流突然增加時，可能導致過載，使電路元件超過其額定電流能力，并導致短路、燒毀等問題，浪涌電流電阻也是評價穩(wěn)壓器的重要參數。

絕對最大額定值

穩(wěn)壓器的絕對最大額定值是指穩(wěn)壓器在正常工作條件下所能承受的最大電壓、電流、功率等參數值。超過這些額定值可能會損壞調節(jié)器、失敗或不可逆轉的問題。絕對最大額定值主要包括以下重要參數：

最大輸入電壓：調節(jié)器可以安全運行的最大輸入電壓。超過該值可能會損壞穩(wěn)壓器的內部電路或部件。

最大輸出電壓：穩(wěn)壓器可以穩(wěn)定最大輸出電壓。超過該值可能會導致輸出電壓不穩(wěn)定、電路故障或損壞。

最大輸出電流：調節(jié)器可以提供的最大輸出電流。超過該值可能導致調節(jié)器過載、過熱或損壞。

最大功耗：調節(jié)器內部可以承受的最大功耗。超過該值可能導致調節(jié)器過熱，影響其性能或損壞。

瞬態(tài)響應

瞬態(tài)響應是指當負載或輸入電壓瞬時變化時，電壓調節(jié)器的輸出電壓可以很快、恢復穩(wěn)定的能力。瞬態(tài)響應是評價穩(wěn)壓器性能的重要指標之一。電壓調節(jié)器的瞬態(tài)響應與其內部控制環(huán)路和輸出電壓調節(jié)電路的性能有關。更好的調節(jié)器通常反應更快、小峰值偏差和過沖響應。

當負載或輸入電壓瞬間變化時，穩(wěn)壓器需要快速調整以穩(wěn)定輸出電壓，從而保持電路或設備正常工作。

在電力系統(tǒng)中，電壓調節(jié)器通過調節(jié)電壓來維持電網電壓在一定范圍內，保證電網電壓穩(wěn)定。通過調節(jié)穩(wěn)壓器的輸出電壓，可以實現調壓穩(wěn)壓的目的，從而保證用戶設備的電壓穩(wěn)定，避免電壓波動對設備的影響。此外，還可以通過控制發(fā)電機輸出電壓的大小和波動范圍來調節(jié)電力系統(tǒng)中的電壓，從而確保電網的穩(wěn)定性。穩(wěn)壓器可以用來補償輸電線路中的損耗，通過補償損耗電壓來保證電網電壓的穩(wěn)定。

穩(wěn)壓器也廣泛應用于電子設備中電子設備對電源的要求非常高一旦電壓波動，可能會損壞設備或降低工作效率，甚至影響設備的使用壽命。穩(wěn)壓器可以控制電壓，以確保供應的電源電壓始終穩(wěn)定，從而確保設備的正常運行。穩(wěn)壓器可以通過濾波電路降低這些干擾信號的幅度，提高設備的穩(wěn)定性和可靠性。此外，該穩(wěn)壓器還可以通過切換電壓來實現電子設備之間的電壓調節(jié)和切換。例如，不同的設備需要不同的電壓，電壓調節(jié)器可以調整輸出電壓以滿足這些要求。

在工業(yè)生產線和設備的生產過程中，電源的穩(wěn)定性對于生產設備的運行至關重要。穩(wěn)壓器可以保持電源電壓的穩(wěn)定，避免電網電壓波動對工業(yè)設備的影響，保證生產線的正常運行。

許多醫(yī)療設備需要非常高的電源穩(wěn)定性，例如心臟監(jiān)護儀、呼吸機等。通過穩(wěn)壓器的應用，醫(yī)療設備可以獲得穩(wěn)定可靠的電源，保證設備的正常運行，提高醫(yī)療診斷和治療的準確性和可靠性，保障患者的安全和健康。