DIY DC到DC降壓轉換器（降壓）

描述

我們經常需要為我們的電路提供一些特定量的電壓，例如為 Arduino 等微控制器供電的 5V DC 電路。這些電路的最大容差為 5V。如果電壓超過這個值，它可能會燒壞微控制器。因此，穩壓電源非常重要。主要問題出現了，我們如何才能獲得穩定的 5V 或任何其他電源。多次排列精確電壓的電池是不可能的。

齊納二極管

穩壓二極管用作穩壓器

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齊納二極管的行為就像一個由硅 PN 結組成的普通通用二極管，當正向偏置時，即陽極相對于其陰極為正，它的行為就像一個通過額定電流的普通信號二極管。

然而，齊納二極管或“擊穿二極管”，有時也被稱為，與標準 PN 結二極管基本相同，但它們經過專門設計，具有低且指定的反向擊穿電壓，可利用施加的任何反向電壓給它。

與在反向偏置時阻止任何電流通過自身的傳統二極管不同，即陰極變得比陽極更正，一旦反向電壓達到預定值，齊納二極管開始反向傳導.

這是因為當齊納二極管兩端施加的反向電壓超過器件的額定電壓時，半導體耗盡層中會發生稱為雪崩擊穿的過程，并且電流開始流過二極管以限制電壓的增加。

現在流過齊納二極管的電流急劇增加到最大電路值（通常受串聯電阻限制），一旦達到，這個反向飽和電流在很寬的反向電壓范圍內保持相當恒定。齊納二極管兩端的電壓變得穩定的電壓點稱為“齊納電壓”（Vz），對于齊納二極管，該電壓的范圍可以從不到一伏到幾百伏。

在二極管半導體結構的摻雜階段，可以非常精確地控制齊納電壓觸發電流流過二極管的點（誤差小于 1%），從而使二極管具有特定的齊納擊穿電壓，Vz例如 ( ) , 4.3V 或 7.5V。IV 曲線上的這個齊納擊穿電壓幾乎是一條垂直直線。

齊納穩壓器的缺點：

• 由于與負載功率相比，齊納電阻 ( R2) 和串聯電阻 ( )浪費了大量功率，因此對于重負載效率較差。RS
• 由于齊納電阻，直流輸出電壓略有變化。

線性穩壓器

線性穩壓器（也稱為 LDO 或低壓差線性穩壓器）使用由負反饋電路控制的晶體管來產生指定的輸出電壓，該電壓在負載電流和輸入電壓發生變化的情況下仍保持穩定。

基本的固定輸出電壓線性穩壓器是一種三端器件。一些線性穩壓器允許您通過外部電阻器調整輸出電壓。

線性穩壓器的缺點

線性穩壓器的一個嚴重缺點是它們在許多應用中的低效率。穩壓器內部的晶體管，連接在輸入端和輸出端之間，起到可變串聯電阻的作用；因此，高輸入至輸出電壓差與高負載電流相結合會導致大量功耗。穩壓器內部電路功能所需的電流（圖中標記為 IGND）也影響總功耗。

線性穩壓器電路中最可能的故障模式可能源自熱因素，而非嚴格的電氣因素。

DC-DC 降壓轉換器

降壓轉換器（降壓轉換器）是一種 DC-DC 電源轉換器，可降低從其輸入（電源）到其輸出（負載）的電壓（同時提高電流）。它是一類開關模式電源 (SMPS)，通常包含至少兩個半導體（一個二極管和一個晶體管，盡管現代降壓轉換器經常用用于同步整流的第二個晶體管代替二極管）和至少一個儲能元件，電容器，電感器，或兩者的組合。為了減少電壓紋波，由電容器（有時與電感器組合）制成的濾波器通常被添加到此類轉換器的輸出（負載側濾波器）和輸入（電源側濾波器）。

您可以在此處閱讀有關降壓轉換器的更多信息。

DC-DC降壓轉換器的優勢

• 降壓穩壓??器的效率約為 90%。
• 成本和尺寸都很低。
• 線電壓變化容差大。

如何制作 DC-DC 降壓轉換器？

使用 LM2576T-ADJ 的降壓轉換器

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使用 LM2576T-ADJ，我們有反饋，并且在使用不同負載時輸出將保持不變。只需進行連接，添加輸入電容器以獲得穩定的輸入即可。

輸入可以在 5 到 55 伏的范圍內。不要施加更高的電壓，否則可能會燒毀 LM2576T-ADJ 組件。在這種情況下，我們不需要外部開關，因為 LM2576T-ADJ 內部已經有它。將反饋引腳連接到輸出分壓器時，LM2576T-ADJ 將根據輸出改變脈沖寬度，以保持其恒定。在這種情況下，請使用肖特基勢壘整流二極管，因為它具有低正向電壓。當開關打開時，該二極管將使電流流動。

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• 在輸入端連接輸入電源（DC），用萬用表，通過調節電位器上的螺絲來調節輸出電壓。