电源技术中的线性稳器的工作原理简介

下图来说明线性稳压电源调节电压的原理。如下图1所示，可变电阻RW跟负载电阻RL组成一个分压电路，输出电压为：Uo=Ui×RL/(RW+RL)，因此通过调节RW的大小，即可改变输出电压的大小。请注意，在这个式子里，如果我们只看可调电阻RW的值变化，Uo的输出并不是线性的，但如果把RW和RL一起看，则是线性的。还要注意，我们这个图并没有将RW的引出端画成连到左边，而画在右边。虽然这从公式上看并没有什么区别，但画在右边，却正好反映了“采样”和“反馈”的概念----实际中的电源，绝大部分都是工作在采样和反馈的模式下的，使用前馈方法很少，或就是用了，也只是辅助方法而已。 　　图1 串联型稳压电源原 线性稳压电源是一种常见的电源调节装置，其工作原理基于分压、采样和反馈机制。在介绍线性稳压器之前，先要理解基本的电压分压电路。线性稳压电源通常由一个可变电阻（如图1中的RW）和负载电阻（RL）构成的分压网络来实现电压调节。输出电压Uo与输入电压Ui的关系是Uo=Ui×RL/(RW+RL)。通过调整可变电阻RW的值，可以改变输出电压的大小。 然而，仅看RW的变化会导致Uo的输出非线性变化，但当同时考虑RL时，整体关系呈现线性。在实际的电源设计中，这种线性关系体现在“采样”和“反馈”概念上。大部分电源采用的是采样和反馈控制方式，而非前馈控制，因为前馈控制在电源应用中较为少见，通常是作为辅助手段。 线性稳压电源的核心是调整管，它可以是一个三极管或场效应管。调整管的作用是根据输出电压的采样结果调整其自身的阻值，从而保持输出电压的稳定。如图1所示，串联型稳压电源将调整管置于电源与负载之间，而并联型稳压电源则是将调整管与负载并联。例如，TL431就是一个并联型稳压器，通过控制电流来维持输出电压的恒定。 尽管线性稳压电源具有简单、易于理解和设计的优点，但它也存在明显的缺点。主要问题是效率较低，因为调整管在工作时充当了一个电阻，产生大量热量。这意味着输入功率的一部分将转化为热能，而不是用于提供有用的输出功率。 线性稳压电源通常包括以下几个关键组件：调整管、参考电压源、取样电路和误差放大器。取样电路监测输出电压并与参考电压进行比较，误差放大器放大这个差值信号，控制调整管的导通程度，从而维持输出电压的恒定。为了保护电路，线性稳压电源还可能包含保护电路和启动电路。 常见的线性稳压器芯片有78XX和79XX系列，它们分别提供固定正电压和负电压输出；LM317和LM337则为可调正负电压型；1117系列是一种低压差线性稳压器，提供不同电压输出选项，如1117-3.3输出3.3V，1117-ADJ则为可调电压。 线性稳压电源通过采样和反馈机制维持输出电压稳定，但在效率方面相对较差。在实际应用中，根据需求选择合适的线性稳压器芯片至关重要，以确保系统的稳定性和效率。对于深入学习，可以查阅模拟电子线路相关的教科书获取更多细节。