根據(jù)不同的工作原理可將電源分成三類(lèi)：線性穩(wěn)壓電源、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源及電荷泵電源。
一、線性穩(wěn)壓電源：
線性穩(wěn)壓電源有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是它的功率器件調(diào)整管工作在線性區(qū)，靠調(diào)整管之間的電壓降來(lái)穩(wěn)定輸出。線性穩(wěn)壓電源是因其內(nèi)部調(diào)整管工作在線性范圍而得名。
該類(lèi)電源優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高，紋波小，可靠性高、外圍元件Z少、輸出噪聲Z小、靜態(tài)電流Z小，價(jià)格也便宜。缺點(diǎn)是一般認(rèn)為線性穩(wěn)壓電源的輸入電壓與輸出電壓之間的電壓差(一般稱(chēng)為壓差)大，調(diào)整管上的損耗大，效率低。
但近年來(lái)開(kāi)發(fā)出各種低壓差(LDO)的新型線性穩(wěn)壓器IC，一般可達(dá)到達(dá)輸出100mA電流時(shí)，其壓差在100mV左右的水平(甚至于到70-80mv的水平)，某些小電流的低壓差線性穩(wěn)壓器其壓差僅幾十毫伏。這樣，調(diào)整管的損耗較小，效率也有較大的提高，因此可延長(zhǎng)電池的壽命。
二、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源：
與線性穩(wěn)壓電源不同的一類(lèi)穩(wěn)電源就是開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，它的電路型式主要有單端反激式，單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式。它和線性電源的根本區(qū)別在于它變壓器不工作在工頻而是工作在幾十千赫茲到幾兆赫茲。功能管不是工作在飽和及截止區(qū)即開(kāi)關(guān)狀態(tài);開(kāi)關(guān)電源因此而得名。DC/DC是開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中的一種。
開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是效率高(可以達(dá)到80~95%)、穩(wěn)定可靠;缺點(diǎn)相對(duì)于線性電源來(lái)說(shuō)成本較高、紋波較大(一般≤1%VO(P-P)，好的可做到十幾mV(P-P)或更小)。
三、電荷泵電源：
電荷泵有三類(lèi)：開(kāi)關(guān)式調(diào)整器升壓泵、無(wú)調(diào)整電容式電荷泵和可調(diào)整電容式電荷泵。三類(lèi)電荷泵的工作過(guò)程均為：首先貯存能量，然后以受控方式釋放能量，以獲得所需的輸出電壓。開(kāi)關(guān)式調(diào)整器升壓泵采用電感器來(lái)貯存能量，而電荷泵采用電容器。
電容式電荷泵通過(guò)開(kāi)關(guān)陣列和振蕩器、邏輯電路、比較控制器實(shí)現(xiàn)電壓提升，采用電容器來(lái)貯存能量。電荷泵是無(wú)須電感的，但需要外部電容器。工作于較高的頻率，因此可使用小型陶瓷電容(1μF)，使空間占用Z小，使用成本低。電荷泵僅用外部電容即可提供±2倍的輸出電壓。其損耗主要來(lái)自電容器的ESR(等效串聯(lián)電阻)和內(nèi)部開(kāi)關(guān)晶體管的RDS(ON)。電荷泵轉(zhuǎn)換器不使用電感，因此其輻射EMI可以忽略。輸入端噪聲可用一只小型電容濾除。它輸出電壓是工廠生產(chǎn)精密予置的,調(diào)整能力是通過(guò)后端片上線性調(diào)整器實(shí)現(xiàn)的，因此電荷泵在設(shè)計(jì)時(shí)可按需要增加電荷泵的開(kāi)關(guān)級(jí)數(shù)，以便為后端調(diào)整器提供足夠的活動(dòng)空間。電荷泵十分適用于便攜式應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。從電容式電荷泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看,它實(shí)際上是一個(gè)片上系統(tǒng)。
在便攜式產(chǎn)品中，常常利用低壓差線性穩(wěn)壓源(LDO)將5V主電源轉(zhuǎn)換為3.3V，LDO具有低成本、小尺寸、低靜態(tài)電流及易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，但其轉(zhuǎn)換效率很低，在這種應(yīng)用中效率一般為67%。一種可替代的方案是采用降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，轉(zhuǎn)換效率典型值可達(dá)90%，但需要外接電感，占線路板尺寸較大，價(jià)格相對(duì)較高。另一種解決方案是采用電荷泵，彌補(bǔ)了LDO與開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的不足，具有低成本、小尺寸、易實(shí)現(xiàn)、轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)。電荷泵器件占用的空間要小得多。
它們受到青睞，除了可以用于不同的應(yīng)用以外，還有一個(gè)間接的原因就是人們認(rèn)為基于電感的功率源可能帶來(lái)不可克服的EMI問(wèn)題。
四、線性直流穩(wěn)壓器優(yōu)點(diǎn)：
線性直流穩(wěn)壓器優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高,紋波小,可靠性高,易做成多路輸出連續(xù)可調(diào)的電源。缺點(diǎn)是體積大、較笨重、效率相對(duì)較低。這類(lèi)穩(wěn)壓電源又有很多種,從輸出性質(zhì)可分為穩(wěn)壓電源、穩(wěn)流電源和集穩(wěn)壓、穩(wěn)流于一身的穩(wěn)壓穩(wěn)流(雙穩(wěn))電源。從輸出值來(lái)看可分固定輸出電源、波段開(kāi)關(guān)調(diào)整式和電位器連續(xù)可調(diào)式幾種，從輸出指示上可分指針指示型和數(shù)字顯示式型等。
五、開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器優(yōu)點(diǎn)：
開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器是直接整流，獲得高壓直流，由高頻震蕩器控制開(kāi)關(guān)管的通斷的時(shí)間比例來(lái)調(diào)整輸出電壓。開(kāi)關(guān)型電源電路分為串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種，開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)是效率高，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)狀態(tài)下的晶體管自身消耗的功率很小，可以達(dá)到70-80%甚至更高的效率，而且不用降壓變壓器，其輸出變壓器由于是工作在高頻，其體積遠(yuǎn)小于50赫的工頻變壓器。所以開(kāi)關(guān)型電源的電路小巧輕便。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器可以在較大的電壓范圍正常工作。
六、線性直流穩(wěn)壓器與高頻開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的區(qū)別：
開(kāi)關(guān)電源是與線性穩(wěn)壓器不同的一類(lèi)穩(wěn)壓電源,它的電路型式主要有單端反激式、單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式。它和線性電源的根本區(qū)別在于電路中的變壓器不工作在工頻而是工作在幾十千赫茲到幾兆赫茲。功率管不是工作在線性區(qū),而是飽和及截止區(qū),即工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài);開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源也因此而得名。
|
