「电路分享」电压调节器

电压调节器是一种装置，用于将输入端的波动电压改变为输出端的规定稳定电压。电压调节器可以是机械的、交流的、直流的和电子的。在这篇文章中，我们将研究直流电子线性稳压器。

大多数电路需要一个与消耗电流无关的恒定电源电压。即使是一个小的过电压也可能被证明是破坏性的，这就是为什么应该使用调节器。但调节器也有助于消除音频放大器中的电源嗡嗡声。在信号发生器或振荡器中，输出频率将随电源电压而变化，并且必须进行良好调节以保持恒定。

监管机构主要分为三类：正调节器当输入电压为正时，负调节器如果输入电压为负，双电压调节器，它们是两个的集合，例如运算放大器电路，最后，可调调节器如果可能存在上述任何情况，但有一个控制旋钮，可根据需要改变输出电压。

齐纳二极管是一种二极管，当以反向偏压配置（见下文）连接时，开始“崩溃”或在一个特定的电压下传导，称为齐纳电压。一旦它开始导电，就无法停止电流，因此电阻（R1如下所示）需要将电流限制在安全值。

在上面的简单调节器中，Vin是12V，Vout是5V，I是10mA。如果没有齐纳R1，则R=V/I=12-5/0.01=700Ω。不过，由于齐纳不会进行监管，因此不会有任何监管。根据经验法则，齐纳需要传导2到5倍的负载电流，比如50mA。因此，I=50+10=60mA，R1=7/0.06=116Ω。

然而，问题是，对于大负载电流，R1和D1中的功耗将过大。但这是一个相当适合转换信号电平的电路，比如说，5V降到3.3V模块。

这里我们使用齐纳器作为参考，晶体管Q1作为串联调节器来做艰苦的工作。R2提供偏置，打开Q1，并通过齐纳D2提供一个更小的电流。如果Vout为5V，基极-****极的电压降将为0.6V，因此D2需要为5.6V(通常可用)，R2现在必须提供晶体管的集电极电流/hfe(比如1000)。对于1A电源，1/1000 10mA, R2 = 12-5.6/0.01 = 640 Ω加上齐纳的一点电流，如560Ω.

但这仍然浪费了大量的电流在加热齐纳。所以现在，我们增加了Q5和一个反馈网络关闭Vout，以提供一个有用的电路。D4不再是关键的，可以是1V到4V范围内的任何东西，并且可以调整。当Vout试图超过Q5基极/****极电压0.6d4时，它开始从Q4基极抢电流来稳定电压。R6现在可以是一个更重要的价值，并不是关键的，因为1k会做得很好。R7和R8的调整也会更加轻松。

让我们更进一步，添加一些过电流保护。

D6和D7的电压降总是0.6 + 0.6 = 1.2V, Q6的Vbe也是0.6 v。例如，如果我们仔细选择R14来匹配点，我们想要防止任何过流，说2A，一旦V穿过R14 = 1.2V, D6和D7将rob电流从Q6基极不允许进一步的供电电流超过2A。

因此，R14 = 1.2/2 = 0.6 Ω。但是我们还可以做一个改进来防止二极管中的大电流。

我们用Q9替换了二极管。它只需要0.6就能打开并造成电流限制。对于2A，就是R19 = 0.6/2 = 0.3Ω.

这里，我们有一个简单的固定电压三端稳压器。这些有很多方便的电压，7805=5V, 7809=9V等，包括7812,7815,7824，和负极版本;7905 7909,等等。不要把C4和C10与平滑电容器混淆。它们是为了噪音和稳定性，并且应该是低ESR(等串联电阻)。C4通常为10uF, C10为1uF。注意，D9是将负载中的任何大电容向后放电，以防止输入低时稳压器出现反向偏置。

最后，我们用一个可调的三端调节器，著名的LM317和负的对应物LM337来结束进化。C2代表噪音，可以是1uF。R20和R23的比值设置输出电压。它们可以是两个固定电阻器或一个可调电位器。如果标准电压在220Ω-240Ω之间，那么标准值为220Ω最大值和V最小值，R7 = (176* V外面的 ) – 220.

所以如果你想要一个9V, R23可以是一个固定值，即176*9 - 220 = 1k4。需要注意的是，由于内部基准是1.25V，这是稳压器能达到的最低电压，它也需要至少2V之间的输入和输出，并有一个最大的电压32V，所以它可以提供从1.2V到30V的调节。使R23 10K。

电源在调节器中耗散是(Vin-Vout)* Iout。所以对于1A的12V输入和5V输出，功率是(12-5)*1 = 7W。这是反直觉的，但这意味着稳压器是耗散大部分的功率，当它设置为其最低输出电压。

如果你要从调节器中取出超过1A的电流，或者太热以至于无法用手指握住，那么它需要一个散热片。你可以试着把它安装在你正在使用的铝盒外壳上，或者把它安装在一块平坦的铝片上，或者更好的是，安装在一个合适的散热器上，然后猜出它的尺寸。您应该能够舒适地握住调节器装置，而不会烫伤手或手指。