1.功率調(diào)節(jié)概述

　　現(xiàn)代AC-DC和DCDC轉(zhuǎn)換器通過有效的功率轉(zhuǎn)換，為許多電子儀器，設備和系統(tǒng)提供了受控制的，安全的，高度穩(wěn)壓的直流電源。幾年前，變壓器，整流器和線性穩(wěn)壓器還是功率轉(zhuǎn)換技術界的主流產(chǎn)品。但是就如同LED逐漸代替了普通燈泡，DC-DC轉(zhuǎn) 換器也逐漸取代了線性穩(wěn)壓器，初級端的開關控制也逐漸取代了主流的50Hz變壓器。過去十年中，開關穩(wěn)壓器技術得到極大的改進：新的電路，部件和材料被應用其間。這些改進使我們可以得到更好的電子性能，熱力性能，同時大大減小了電源的尺寸，重量以及成本。時至今日，開關穩(wěn)壓器已被大量的使用，成為了DC-DC和AC-DC功率轉(zhuǎn)化中最普遍的技術。

　　1.1線性穩(wěn)壓器

　　線性穩(wěn)壓器的功能是將一-個穩(wěn)定的或者不穩(wěn)定的輸入源電壓轉(zhuǎn)換為一個穩(wěn)定的輸出電壓。正常工作時，即使輸入端的電壓出現(xiàn)巨大的波動，輸出端的電壓仍可以保持穩(wěn)定。這意味著穩(wěn)壓器不只可以過濾基頻上的輸入紋波，還可以過濾hi次或十次諧頻上的輸入紋波。這種穩(wěn)壓器的局限在于內(nèi)部誤差放大反饋電路（error amplifier feedback cir-cuit）的反應速度。

　　大多數(shù)的線性穩(wěn)壓器是用閉環(huán)控制的。這種穩(wěn)壓器如圖1.1所示。傳導晶體管（passtransistor）是其中的穩(wěn)壓元件一-它的內(nèi)阻可變性可以有效的限制從輸入端流至輸出端的電流。為了得到想要的輸出電壓值，我們可以這樣選擇R/Ry的值，使其在放大器反相輸入端的電壓等于放大器正相輸入端的參考電壓Vr誤差放大反饋回路的作用是使兩個輸入端之間的電壓差保持為0.

　　如果負載減小或輸入電壓增大，那么輸出端電壓將變大，放大器反相輸入端的電壓將高于其正相輸入端的電壓V，誤差放大器輸出端的電壓為負值，傳導晶體管的基極電壓變小，最終晶體管的輸出電壓也將變小。又如果，負載增大或輸入電壓減小，放大器反相輸入端的電壓將下降，小于其E相輸入端的電EVE傳導晶體管的基極電壓和輸出電壓變大，從而補償了原本下降了的輸出端電壓。因此一個反饋回路可以同時調(diào)整由輸入電壓變化（線路調(diào)整Line regulation） 和負載變化（負載調(diào)整Load regulation）所引起的電壓變化。這里必須強調(diào)，為了提供--個穩(wěn)定且精準的輸出電壓，爹考電壓VE必領非常穩(wěn)定，并具有極佳的溫度系數(shù)。如果印刷電路板布局良好，那么輸出電壓波動/噪音可以小于50uVp-p。

　　圖1.1是一個3引腳穩(wěn)壓器，其中沒有畫出短路保護電路。如果穩(wěn)壓器的輸出端與地短接，晶體管將完全導通，從輸入端流至輸出端的電流將非常大，所以需要一 一個內(nèi)部的次級保護電路來限制電流（ 如圖1.2所示）。電流限制是通過感應電阻Rs上的壓降來實現(xiàn)的。當導通電流過大時，電壓超過0.7V，晶體管Q，將導通并從晶體管Q：“偷走”電流，從而實現(xiàn)減小激勵和限制輸出電流的功能，這里LNTT = 0.7V/Rs.

　　最大允許電流應當被設定為-一個高于正常操作時的最大電流的值。-般情況下，電流上限被設定為150%一200%的額定電流。由于穩(wěn)壓器在整個短路過程中都處于工作狀態(tài)，所以這期間穩(wěn)壓器其實一直處于過載狀態(tài)。

　　傳導品體管在過熱燒毀前，過熱保護電路會使其停止工作，所以一 -些廉階的線性穩(wěn)壓器的“短路保護”僅僅通過熱保護電路來實現(xiàn)。這種保護電路也許可以保護穩(wěn)壓器，但是初級電源也許會因過熱而出現(xiàn)故障，如果在設計初級電源時，沒有考慮從穩(wěn)壓器短路到保護電路切斷穩(wěn)壓器期間加何處理這個短路電流。