顾名思义,电压调节器是一种用于调节电压的电路。调节电压是平稳的电压供应,没有任何噪音或干扰。电压调节器的输出与负载电流、温度和交流线路的变化无关。电压调节器几乎存在于每一种电子产品或家用电器中,如电视、冰、电脑等,以稳定电源电压。

基本上,电压调节器使电压的变化最小化以保护设备。在配电系统中,电压调节器要么在馈线中,要么在变电站中。这条线路中使用了两种类型的调节器,一种是步进调节器,其中开关调节电流供应。另一种是感应调节器,它是一种类似于感应电机的交流电机,作为二次电源供电。它使电压变化最小化,并提供稳定的输出。

有不同类型的电压调节器,如下所述。

 

电压调节器电路的类型

线性电压调节器电路

  • 串联电压调节器
  • 并联电压调节器

齐纳电压调节器电路

开关电压调节器电路

  • Buck类型
  • Boost类型
  • 降压/升压型

 

线性电压调节器电路

这些是电子设备中最常用的调节器,用于保持稳定的输出电压。线性电压调节器的作用类似于分压器电路,在该调节器中,电阻随着负载的变化而变化,并给出恒定的输出电压。线性电压调节器的一些优点和缺点如下:

优势

  • 输出纹波电压低
  • 反应很快
  • 噪音更小

缺点

  • 效率低
  • 需要较大的空间
  • 输出电压将始终小于输入电压

 

1.串联电压调节器 

串联电压调节器是线性电压调节器的一部分,也称为串联通过调节器。一种串联的可变元件,用于保持恒定的输出电压。当您改变串联元件的电阻时,可以改变其两端的电压降,以确保输出两端的电压恒定。

Series Voltage Regulator Block diagram

 

正如您所看到的串联电压调节器的电路图,NPN晶体管T1是串联元件,齐纳二极管用于提供参考电压。

Series Voltage Regulator Circuit

 

当输出电压增加时,基极-发射极电压降低,这是由于晶体管T1导通较少。由于T1导通较少,它降低了输出电压,因此保持了输出电压恒定。

当输出电压降低时,基极-发射极电压增加,这是由于晶体管T1导通更多。随着T1导通得更多,它增加了输出电压,从而保持输出电压恒定。

输出电压定义为:

五、<sub>哦=伏Z-五其中,V是输出电压VZ是齐纳击穿电压V是基极-发射极电压

 

2.并联电压调节器

Shunt Voltage Regulator Circuit

 

未调节的电压与串联连接的电阻两端的电压降成正比,并且该电压降取决于负载消耗的电流。如果负载的电流消耗增加,基极电流也将减少,并且由于这一原因,流过集电极-发射极端子的集电极电流将减少,因此流过负载的电流将增加,反之亦然。

并联电压调节器的调节输出电压定义为:

五、输出=伏Z+五

 

齐纳电压调节器

Zener Voltage Regulator

 

齐纳稳压器更便宜,只适用于低功率电路。它可以用于在调节期间浪费的功率量不是主要问题的应用中。

电阻器与齐纳二极管串联,以限制流经二极管和输入电压Vin(必须大于齐纳电压)如图所示连接在两端并且输出电压Vout取在具有Vout=Vz(齐纳电压)的齐纳二极管两端。正如我们所知,当施加的电压高于齐纳的击穿电压时,齐纳二极管开始反向导通。因此,当它开始导通时,它在两端保持相同的电压,并使额外的电流流回,从而提供稳定的输出电压。

了解更多信息齐纳二极管在这里工作.

 

开关电压调节器

开关电压调节器有三种类型:

  • 降压或降压开关电压调节器
  • 升压或升压开关电压调节器
  • 降压/升压开关电压调节器

 

降压或降压开关电压调节器

降压调节器用于降低输出端的电压,我们甚至可以使用分压器电路来降低输出电压,但分压器的效率很低,因为电阻器会以热量的形式耗散能量。我们在电路中使用电容器、二极管、电感器和开关。降压开关电压调节器的电路图如下所示:

Buck Voltage Regulator

 

当开关接通时,二极管保持反向偏置,电源连接到电感器。当开关断开时,电感器的极性变为反向,二极管变为正向偏置,并将电感器连接到地。然后,通过电感器的电流随斜率减小:

d我L/dt=(0伏输出)/升

 

电容器用于防止负载两端的电压降至零。如果我们继续打开和关闭开关,负载两端的平均电压将小于提供的输入电压。您可以通过改变开关设备的占空比来控制输出电压。

输出电压=(输入电压)*(开关接通的时间百分比)

 

如果你想了解更多降压式变换器而不是跟随链接。

 

升压或升压开关电压调节器

升压调节器用于提升负载两端的电压。升压调节器的电路图如下所示:

Boost Voltage Regulator

 

当开关闭合时,二极管表现为反向偏置,并且电感器两端的电流保持增加。现在,当开关打开时,电感器将产生一个力,使电流继续流动,电容器开始充电。通过连续打开和关闭开关,我们将在负载处接收到高于输入电压的电压。我们可以通过控制开关的接通时间来控制输出电压。

输出电压=输入电压/开关断开的时间百分比

 

如果你想了解更多升压转换器而不是跟随链接。

 

降压-升压开关稳压器

降压-升压开关稳压器是降压和升压稳压器的组合,它提供的反相输出可以大于或小于所提供的输入电压。

Buck Boost Voltage Regulator

 

当开关接通时,二极管表现为反向偏置,电感器存储能量,当开关断开时,电感感器开始释放具有相反极性的能量,从而为电容器充电。当储存在电感器中的能量变为零时,电容器开始以相反的极性向负载放电。由于这种降压-升压调节器也称为反相调节器.

输出电压定义为

Vout=Vin(D/1-D)
其中,D是占空比

 

因此,如果占空比较低,则调节器表现为降压调节器,而当占空比较高时,调节器则表现为升压调节器。

 

调节器电路的实用示例

正线性电压调节器电路

Positive Linear Voltage Regulator Circuit Diagram

 

我们设计了一个正线性电压调节器电路,使用7805立方英寸该IC具有提供5伏稳压电源的所有电路。输入电压应至少高于额定值2v,如LM7805,我们应至少提供7v。

未调节的输入电压被提供给IC,我们在输出端得到调节的电压。IC的名称定义了其功能,78表示正号,05表示调节输出电压的值。正如你在电路图中看到的,我们给7805IC提供9V电压,并在输出端调节+5V。电容器C1和C2用于过滤。

Positive Linear Voltage Regulator Circuit Hardware

 

齐纳电压调节器电路

Zener Diode Voltage Regulator Circuit Diagram

 

在这里,我们设计了一个使用5.1V齐纳二极管的齐纳电压调节器。齐纳二极管作为传感元件工作。当电源电压超过其击穿电压时,它开始反向导通,并在两端保持相同的电压,并使额外的电流回流,从而提供稳定的输出电压。在这个电路中,我们给出了9V的输入电压,并获得了接近5.1的调节输出电压。

Zener Diode Voltage Regulator Circuit Hardware