在電源中，線性穩(wěn)壓器和開關穩(wěn)壓器執(zhí)行相同的功能，從未穩(wěn)壓的輸入電壓開始生成穩(wěn)壓輸出電壓。然而，他們通過使用不同的技術來完成這項任務，每種技術都有自己的優(yōu)點和缺點。

線性電源只能降低（降壓）輸入電壓，獲得較低的輸出電壓。這通常是通過強制 BJT 或 MOSFET 晶體管在其線性區(qū)工作來實現(xiàn)的。后果有兩個：

輸出電壓和輸入電壓之間始終存在差異 ( V DROP )。

由于線性區(qū)中的晶體管的連續(xù)操作中，調(diào)節(jié)器消耗相當大的功率的，由下式給出V DROP乘以予LOAD，其中我LOAD是電流吸收由負荷。

因此，線性穩(wěn)壓器的效率非常低，通常在 35% 到 65% 之間，輸出電壓和輸入電壓之間的差異越大 ( V DROP = V IN – V OUT )，效率越低。以V IN = 9 V、V OUT = 5 V 和I LOAD = 150 mA的線性穩(wěn)壓器為例。該調(diào)節(jié)器應能耗散600毫瓦（的功率（V IN - V OUT）×I LOAD），相比750毫瓦（的可用輸出功率V OUT ×I LOAD）。因此，該穩(wěn)壓器的效率約為 55%。隨著輸出功率的增加，對有效散熱的需求也隨之增加，這可以通過散熱器獲得。然而，超過幾瓦時，從經(jīng)濟角度來看，線性穩(wěn)壓器不再方便，因此代表了低功率應用的理想解決方案。一類特殊的線性穩(wěn)壓器是低壓差穩(wěn)壓器 (LDO)，它集成了一個能夠包含 V DROP值（通常為幾百或幾十毫伏）的特殊電路，從而提高了整體效率。線性穩(wěn)壓器的優(yōu)點在于電路簡單（需要很少的外部元件）、低成本和無開關噪聲（晶體管始終工作在線性區(qū)）。

開關電源通過在 CUTOFF 狀態(tài)（無電流但開關上有高電壓）和 SATURATION 狀態(tài)（有高電流但開關上的電壓非常高）之間快速切換晶體管來工作小的）。如此獲得的脈沖電壓隨后可以通過變壓器增加或減少，最后過濾以獲得直流輸出電壓。開關電源可實現(xiàn)高效率值，通常在 65% 到 95% 之間。主要缺點在于設計復雜性和開關噪聲的存在，在一些應用中必須消除這些噪聲。開關電源由外部脈寬調(diào)制 (PWM) 信號控制，該信號決定“開關”晶體管的開關頻率和占空比。

正向模式轉(zhuǎn)換器

通過 LC 輸出濾波器的存在可識別的正向轉(zhuǎn)換器使用變壓器來升高或降低輸入電壓，并為負載提供與交流電源電壓的電流隔離。圖 1顯示了正向轉(zhuǎn)換器的基本方案。當晶體管處于導通狀態(tài) (on) 時，能量被傳輸?shù)捷敵龆恕C 濾波器產(chǎn)生一個輸出電壓V OUT ，其值可以計算如下（D是 PWM 信號的占空比，而N S和N P是變壓器各自繞組的匝數(shù)）：

V OUT = V IN × D × (N S ÷ N P )

通過改變占空比，因此可以修改輸出電壓值。

圖 1：正向轉(zhuǎn)換器的基本圖

反激式轉(zhuǎn)換器

即使它基于與正向轉(zhuǎn)換器相同的組件，反激轉(zhuǎn)換器也以完全不同的方式運行。反激式穩(wěn)壓器將輸入電壓轉(zhuǎn)換為具有較高或較低值和正極性或負極性的輸出電壓。反激式轉(zhuǎn)換器的基本框圖如圖 2所示。圖 2 中的開關實際上被一個由 PWM 信號控制的開關晶體管（通常是 FET）代替。

圖 2：反激式轉(zhuǎn)換器的基本圖

當開關閉合（晶體管導通）時，輸入電流穿過變壓器的初級繞組，在次級繞組上感應出負電壓。二極管因此被反向偏置，并且負載由存儲在輸出電容器中的能量供電（圖 3 的上部）。另一方面，當開關打開（晶體管關斷）時，變壓器初級繞組上的電流為零，而次級繞組上的電壓變?yōu)檎怠＿@導致二極管導通，進而可以為負載供電并為電容器充電。

圖 3：反激式轉(zhuǎn)換器的兩個工作階段


審核編輯：劉清