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為您的電源設計選擇轉換器或穩壓器
為您的電源設計選擇轉換器或穩壓器
在為您的設備設計電源時，有很多不同的選擇。有時最大的障礙可能是理解選項之間的差異，一些供應商對同一件事使用不同的術語。因此，在這里我們將簡要介紹直流電源設計中的主要選擇。
DC-DC 轉換器與穩壓器
甲DC-DC轉換器接收輸入DC電壓，并且生成不同的輸出DC電壓。DC-DC 轉換器的主要目的是產生被驅動負載所需的輸出電壓。應用可能包括由較高電壓電源驅動的低壓電子元件，例如在汽車應用中。另一方面，它可能是低電壓電池供電的驅動組件，具有更高的電壓功率要求。
電壓調節器通過使用帶有來自輸出負載的反饋的控制元件來穩定輸出電壓，以保持所需的電壓電平。未經調節的 DC-DC 轉換器的輸出電壓將隨著負載電流的增加而降低。穩定未穩壓的轉換器需要添加單獨的穩壓器電路。轉換器一詞通常用于產生穩定輸出電壓的電路，這意味著不需要獨立的穩壓器。
有兩種主要類型的 DC-DC 轉換器/穩壓器可用，線性和開關模式。
線性穩壓器
線性穩壓器使用電阻元件產生壓降，以將輸入直流電壓降低到所需水平。雖然設計簡單且成本低，但這種轉換器的效率取決于所需壓降的大小。
開關模式穩壓器
開關模式穩壓器通過使用輸入電壓來填充和能量存儲，然后從該存儲中生成輸出電壓來運行。存儲是電容或電感組件或兩者的組合。與線性轉換器的主要區別在于輸出電壓可以高于或低于輸入電壓。元件損耗決定了電路的效率。該效率與輸入和輸出電壓之間的差異幅度無關。
與開關模式轉換器相比，線性轉換器具有一項主要的性能優勢。它們產生的電噪聲非常小，輸出電壓的質量取決于輸入電壓源的噪聲水平。相比之下，開關轉換器會在電路的開關頻率附近產生大量的電噪聲。因此，需要在驅動噪聲敏感負載的轉換器輸出端應用濾波。如果耦合回輸入電壓源的噪聲會產生干擾或影響設備合規性，則還可能需要輸入濾波。
降壓/降壓穩壓器
降壓或降壓穩壓器將通過 LC 飛輪電路切換輸入電流以從存儲的能量驅動負載，從而有效降低輸入電壓以產生穩定的輸出電壓。輸出電壓將由輸入電壓開啟時存儲的能量決定。該電路也可稱為斬波轉換器。
升壓/升壓穩壓器
升壓或升壓穩壓器通過使用輸入電壓將能量存儲在電感器中，從而產生高于輸入電壓的穩定輸出電壓，并在該電感器開啟時釋放。電感產生的電壓增加了由輸入電壓驅動的電容器中已經存儲的能量。結果，電容器和電感器結合產生比輸入電壓更大的電壓。輸出電壓由用于驅動開關的脈沖寬度模塊信號的標記間隔比決定。
降壓-升壓穩壓器
降壓-升壓轉換器結合了降壓轉換器和升壓轉換器的元件，以針對寬范圍的輸入電壓產生穩定的輸出電壓。雖然效率低于降壓或升壓電路，但它在應對波動的輸入電源方面提供了靈活性。
隔離考慮
使用變壓器的開關轉換器為具有安全要求的應用（例如醫療設備）提供輸入和輸出電壓線之間的隔離。具有非隔離輸出的開關轉換器往往體積更小，效率更高。根據定義，DC-DC 線性轉換器將是非隔離的。
反激式轉換器
反激式轉換器是降壓-升壓轉換器的隔離版本，但使用變壓器的初級繞組代替升壓轉換器中的電感器，并使用次級繞組驅動輸出。由于額外的變壓器損耗，這種電路設計提供了等效的性能，但效率略低。但是，如果需要，可以調整變壓器的匝數比以管理開關占空比和繞組中的電流以優化性能，從而為設計人員提供更多的組件計算權衡機會。
正向轉換器
正向轉換器類似于反激式轉換器，但提供更快的響應時間，更適合提供更高的電流，但不適用于高輸出電壓，成本更高，并且需要更大的電路板空間 - 由于更高的組件數量。
總之
在電源設計方面有很多選項可供選擇：轉換器和穩壓器、線性和開關模式、隔離和隔離。市場上也充斥著用于實現每個選項的現成組件，使設計人員能夠選擇最佳選擇并針對其應用對其進行優化。