開關穩壓電源和線性穩壓電源的詳細介紹

　　通常電源設計電路，分為線性電源和開關電源，其中線性穩壓電源，是指調整管工作在線性狀態下的穩壓電源。而在開關電源中則不一樣，開關管（在開關電源中，我們一般把調整管叫做開關管）是工作在開、關兩種狀態下的：開——電阻很小;關——電阻很大。

　　開關電源是一種比較新型的電源。它具有效率高，重量輕，可升、降壓，輸出功率大等優點。但是由于電路工作在開關狀態，所以噪聲比較大。 通過下圖，我們來簡單的說說降壓型開關電源的工作原理。如圖所示，電路由開關K（實際電路中為三極管或者場效應管），續流二極管D，儲能電感L，濾波電容C等構成。當開關閉合時，電源通過開關K、電感L給負載供電，并將部分電能儲存在電感L以及電容C中。由于電感L的自感，在開關接通后，電流增大得比較緩慢，即輸出不能立刻達到電源電壓值。一定時間后，開關斷開，由于電感L的自感作用（可以比較形象的認為電感中的電流有慣性作用），將保持電路中的電流不變，即從左往右繼續流。這電流流過負載，從地線返回，流到續流二極管D的正極，經過二極管D，返回電感L的左端，從而形成了一個回路。通過控制開關閉合跟斷開的時間（即PWM——脈沖寬度調制），就可以控制輸出電壓。如果通過檢測輸出電壓來控制開、關的時間，以保持輸出電壓不變，這就實現了穩壓的目的。

　　在開關閉合期間，電感存儲能量;在開關斷開期間，電感釋放能量，所以電感L叫做儲能電感。二極管D在開關斷開期間，負責給電感L提供電流通路，所以二極管D叫做續流二極管。

　　在實際的開關電源中，開關K由三極管或場效應管代替。當開關斷開時，電流很小;當開關閉合時，電壓很小，所以發熱功率U×I就會很小。這就是開關電源效率高的原因。

　　看過完兩個關于電源的FAQ后，大家可能對電源的效率計算還不了解。在后面的FAQ中，我們將專門給大家介紹。

　　常見的用于開關電源的芯片有：TL494，LM2575，LM2673，34063，51414等等。

　　根據調整管的工作狀態，我們常把穩壓電源分成兩類：線性穩壓電源和開關穩壓電源。此外，還有一種使用穩壓管的小電源。

　　這里說的線性穩壓電源，是指調整管工作在線性狀態下的直流穩壓電源。調整管工作在線性狀態下，可這么來理解：RW（見下面的分析）是連續可變的，亦即是線性的。而在開關電源中則不一樣，開關管（在開關電源中，我們一般把調整管叫做開關管）是工作在開、關兩種狀態下的：開——電阻很小;關——電阻很大。工作在開關狀態下的管子顯然不是線性狀態。

　　線性穩壓電源是比較早使用的一類直流穩壓電源。線性穩壓直流電源的特點是：輸出電壓比輸入電壓低;反應速度快，輸出紋波較小;工作產生的噪聲低;效率較低（現在經?？吹?a target="_blank">LDO就是為了解決效率問題而出現的）;發熱量大（尤其是大功率電源），間接地給系統增加熱噪聲。

　　工作原理：我們先用下圖來說明線性穩壓電源調節電壓的原理。如下圖所示，可變電阻RW跟負載電阻RL組成一個分壓電路，輸出電壓為：

　　Uo=Ui×RL/（RW+RL），因此通過調節RW的大小，即可改變輸出電壓的大小。請注意，在這個式子里，如果我們只看可調電阻RW的值變化，Uo的輸出并不是線性的，但如果把RW和RL一起看，則是線性的。還要注意，我們這個圖并沒有將RW的引出端畫成連到左邊，而畫在右邊。雖然這從公式上看并沒有什么區別，但畫在右邊，卻正好反映了“采樣”和“反饋”的概念----實際中的電源，絕大部分都是工作在采樣和反饋的模式下的，使用前饋方法很少，或就是用了，也只是輔助方法而已。

　　讓我們繼續：如果我們用一個三極管或者場效應管，來代替圖中的可變阻器，并通過檢測輸出電壓的大小，來控制這個“變阻器”阻值的大小，使輸出電壓保持恒定，這樣我們就實現了穩壓的目的。這個三極管或者場效應管是用來調整電壓輸出大小的，所以叫做調整管。

　　像圖1所示的那樣，由于調整管串聯在電源跟負載之間，所以叫做串聯型穩壓電源。相應的，還有并聯型穩壓電源，就是將調整管跟負載并聯來調節輸出電壓，典型的基準穩壓器TL431就是一種并聯型穩壓器。所謂并聯的意思，就是象圖2中的穩壓管那樣，通過分流來保證衰減放大管射極電壓的“穩定”，也許這個圖并不能讓你一下子看出它是“并聯”的，但細心一看，確實如此。不過，大家在此還要注意一下：此處的穩壓管，是利用它的非線性區工作的，因此，如果認為它是一個電源，它也是一個非線性電源。為了便于大家理解，回頭我們找一個理適合的圖來看，直到可以簡明地看懂為止。

　　由于調整管相當于一個電阻，電流流過電阻時會發熱，所以工作在線性狀態下的調整管，一般會產生大量的熱，導致效率不高。這是線性穩壓電源的一個最主要的一個缺點。想要更詳細的了解線性穩壓電源，請參看模擬電子線路教科書。這里我們主要是幫助大家理清這些概念以及它們之間的關系。