直流稳压电源

上海大学本科生报告姓名：苟帅

学号：13120868

学院：机电工程与其自动化学院

直流稳压电源

能为负载提供稳定直流电源的电子装置。直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压都会保持稳定。稳压电源的分类，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源。

特点

1．输出电压值稳定值能在额定输出电压值以下任意设定和正常工作。

2．输出电流的稳流值能在额定输出电流值以下任意设定和正常工作。

3．直流稳压电源的稳压与稳流状态能够自动转换并有相应的状态指示。

4．对于输出的电压值和电流值要求精确的显示和识别。

5．对于输出电压值和电流值有精准要求的直流稳压电源，一般要用多圈电位器和电压电流微调电位器，或者直接数字输入。

6．要有完善的保护电路。直流稳压电源在输出端发生短路及异常工作状态时不应损坏，在异常情况消除后能立即正常工作。

数字直流稳压稳流电源内部采用IGBT模块调整模式，具体高效能、高精度、高稳定性等特性，主要应用于科研单位、实验室和电子产线等需要高效电源测试时使用。

1、输出显示：输出电压电流LED显示

2、采用19英寸标准化尺寸，可组合放置于各种工作台面及机架；

3、体积小、重量轻、节能高效

4、恒压恒流：输出恒压恒流自动切换，电压电流值连续线性调节；

5、保护功能：过压保护、过流保护、过温保护、欠压保护、过载保护；

6、短路特性：本机工作状态下长时间短路；

7、外接补偿：本机可选外接补偿，可降低因输出回路较长等造成的压降；

8、过压保护值：输出过压佑护值可调，保护后切断输出并锁定，重新开机恢复；

9、通信功能：可选特殊数据接口，与其他设备数据连接控制，或与PLC连接。（选配）

10、外控功能：可选0-5V或4-20mA信号控制电源的输出电压和电流；（选配）

11、定时功能：可选定时开关机功能；（选配）

直流稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，反映直流稳压电源的固有特性，如输入电压、输出电压、输出电流、输出电压调节范围；另一类是质量指标，反映直流稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。

直流稳压电源参数详解

线性直流稳压电源设计应考虑的主要参数有:输入输出电压差,线性调节率,负载调节率,接地电流,电源效率,输出准确率,瞬态响应,频率响应,输出噪声电压等.本文将比较详细地分别介绍这些参数

输出电压差(Dropout voltage)

输出电压差在线性稳压器中是一个非常重要的参数，而其定义为：当输入电压（电压源）降到某个程度时，其输出电压将不再稳压在预计的输出电压，而在临界点时的输入电压与输出电压的差值即为压降电压。以图1为例，其输出电压差为3.3V-2.5V＝800mV。简单来说就是输出功率晶体管的漏极和源极的压差，直接关系到的就是电源功率的消耗，越大的跨压所损失的功率就越大，所以说，输出电压差是越小越好。

图1 LDO输出与输入电压关系

对输出PMOS晶体管而言，其漏极是连接到输出端，因此当输入端（源极）电压很小时，晶体管守闭状态，当源极电压加大后，晶体管开启，输出端电压开始爬升，一直到稳定的设定值之间的这段输入电压差，即是输出电压差。其实对于输出晶体管来说，就是它的饱和电压差(VSD-sat)，当MOS 晶体管大小确定，且闸极电压固定之后，其饱和电压差基本上就不会改变，所以提供闸极电压的前一级放大器，和输出晶体管的大小在设计上都要能达到理想的输出电压差。对于电源功率消耗的部份，将晶体管饱和电压（VSD-sat）差乘上输出端所流过的电流，即是消耗功率，

P = IOUT×VSD－sat

对于一个可携带式电子产品来说，都是由电池来提供电源，这部份的电源消耗当然是越小越好，以求电池寿命能够长久，低压降线性稳压器能够如此受欢迎的原因，就是在这方面能够节省很多的电力。

线性调节率(Line regulation)

这项参数在线性稳压器中也是非常重要的，指的是当输入电压产生变化时，相对于输出端电压的改变。

我们预期当输入电压改变时，输出电压能一直维持稳定，但是实际上是有小幅改变，通常以百分比（%）表示。如图（2）所示，分析电路可得：

图2 LDO 电路结构

由于输入电压改变时，会造成反馈电压的改变，再由误差放大器加以调节输出晶体管（PMOS），来控制输出电压，因此若增加整个电路的开回路增益，对于线性调节率的提升有很大的帮助。

负载调节率(Load regulation)

相对于线性调节率，线性稳压器另一个主要考虑就是负载调节率，表示当负载端有变化，也就是输出电流有改变时，输出电压的变化率。

当负载有变化时，输出电压会跟着改变，再由反馈网络让误差放大器对于电压变化作反应，控制输出晶体管，输出电流也会随之改变来应整个电压的变化。如图（2）所示，

由式子可以看出，负载的改变造成电压的变化，经误差放大器放大之后，输出电流也跟着做变化。明显的，最后的式子可以得知，负载调节率被线性稳压器的转导(Gm，也就是误差放大器的增益乘上输出晶体管的电流增益)所限制，所以要改善负载调节率，可以增加DC的电流增益，可以得到不错的效果。

接地电流(Ground current)

接地电流又称为偏压电流(Quiescent current)，就是输入电流与输出电流的差值，关系到整体的电流效率。

Iq = Iin－Iout

一般而言，静态电流包括了电路中的偏压电流(如：误差放大器、参考电压源)和驱动输出晶体管的电流，这些对于输出效率并无帮助，造成无谓的消耗电源，因此在设计上是越小越好。一个以双载子晶体管做为输出端的线性稳压器，天生就存在有蛮大的静态电流，也就是基极电流，且基极电流是正比于输出电流，因此它的静态电流是会随输出电流增加而变更大。在低压降线性稳压器中，是使用MOS晶体管来当作输出

晶体管，MOS晶体管是用VGS来控制电流，而其闸极并无电流通过，因此其静态电流可以保持固定，且无视于负载端的变化，这也是用MOS当输出端优于双载子晶体管的好处之一。

电源效率(Efficiency)

低压降线性稳压器的效率，定义为输出功率和输入功率的比值：

由上式可以看出，输出和输入电压差，也是影响效率的因素之一，当Iq很小，