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【换取手持数字示波器】+线性调整器理论知识分享

助工
2024-04-15 20:15:23   被打赏 40 分(兑奖)     打赏

线性调整器(也称为串联型调整器或串联调整器)在电子电路设计中是一个关键组件,主要用于从输入电源获取一个稳定且可调整的直流输出电压。它的核心工作原理是在输入与输出之间串联一个晶体管(通常是双极型晶体管或场效应晶体管),通过控制这个晶体管的工作状态来调整输出电压。

当晶体管作为串联调整元件时,它工作在电压-电流特性曲线的线性区。这意味着晶体管的电阻不是固定的,而是可以根据需要调整,从而改变其两端的电压降。这种可变电阻的特性使得线性调整器能够精确地控制输出电压。

在电路中,输入电压的一部分会施加在串联晶体管上。晶体管通过调整其内部的电阻,可以消耗掉或“舍弃”多余的电压,从而使输出电压保持在所需的水平。这个过程是动态的,随着输入电压或负载条件的变化,晶体管会自动调整其电阻,以保持输出电压的稳定。

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线性调整器,也被称为耗能型调整器,具有以下显著特点:

  1. 直流输出调整:线性调整器能从交流输入电压中获取一个可调整的直流输出电压。它首先通过整流滤波将交流电压转换为直流电压,然后利用线性调整技术得到一个稳定的直流输出。

  2. 串联晶体管工作:线性调整器通过在整流后的电压与输出之间串联晶体管来实现调整功能。这种串联晶体管工作在电压电流特性曲线的放大区域,其工作特性类似于可变电阻。晶体管实际上承受了被降低的、多余的或过剩的那部分电压,这部分电压是随输入或输出的变化而变化的。

  3. 负反馈控制:线性调整器通过负反馈控制机制保持输出电压的稳定。当外部因素导致输入电压升高或负载电流减小时,直流输出电压增加,驱动控制电路使晶体管的基极电压减小,等效电阻增大,从而保持采样电压与基准电压一致。

  4. 预测与计算:由于整个回路没有开关动作,回路各点的直流电压都可预测和计算。

  5. 低干扰与高效率:线性调整器具有较低的RFI干扰,且功率损耗主要由晶体管的直流电流和电压产生,损耗、效率计算容易。


线性调整器的特点确实如您所描述,具有其独特之处和局限性。以下是对其特点的进一步分析:

优点:

  1. 低噪声与低电磁干扰(EMI):线性调整器在工作时不会产生高频开关噪声,因此不会对其他电子设备造成电磁干扰。这使得它在需要低噪声和低EMI的应用场景中非常受欢迎,比如音频设备、医疗设备等。

  2. 输出电压稳定:由于线性调整器通过调整串联晶体管的电阻来控制输出电压,因此输出电压的纹波较小,稳定性高。

  3. 设计简单:线性调整器的电路设计相对简单,不需要复杂的控制电路和开关元件,因此制造成本较低。

局限性:

  1. 降压型限制:线性调整器是降压型的,即输出电压必须低于输入电压。这意味着当输入电压较低时,输出电压的调整范围会受到限制,特别是在需要高效率的应用中,这个问题尤为突出。

  2. 效率低:线性调整器在工作时,晶体管会消耗掉输入电压与输出电压之间的差值,这部分能量以热能的形式散失,因此效率较低。尤其是在输入与输出电压差较大时,效率问题更加严重。

  3. 散热问题:由于线性调整器在工作时会产生大量的热量,因此需要良好的散热设计以防止过热。这增加了设备的复杂性和成本。

工作原理:

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工作要素:

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其四大要素为:压差Dropout、噪音Noise、电源抑制比(PSRR)、静态电流Iq
主要构成: 启动电路、恒流源偏置单元、使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络和保护电路等。



专家
2024-04-16 06:25:07     打赏
2楼

学习一下谢谢


专家
2024-04-16 08:36:47     打赏
3楼

谢谢楼主经验,


高工
2024-04-16 12:16:25     打赏
4楼

谢谢楼主经验


工程师
2024-04-20 17:45:19     打赏
5楼

谢谢分享。学习了。


专家
2024-05-13 06:30:19     打赏
6楼

谢谢分享。学习


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