線性電壓調(diào)節(jié)器總述

78xx：一種常見的線性調(diào)節(jié)器類型。

以晶體管（或其它器件）調(diào)節(jié)流過負(fù)載的電流，負(fù)載所得的電壓就是穩(wěn)壓器的輸出電壓 。比較輸出電壓與穩(wěn)壓器內(nèi)部的參考電壓，所產(chǎn)生的差動(dòng)信號(hào)用作控制晶體管，形成一個(gè)負(fù)反饋回路，加上適當(dāng)?shù)难a(bǔ)賞，輸出電壓就能調(diào)整下降至目標(biāo)電壓，不受輸入電壓或負(fù)載變動(dòng)影響，并保持合理地穩(wěn)定。

線性穩(wěn)壓器必須在輸入電壓高于輸出不少于某電壓值時(shí)輸出才能穩(wěn)定至目標(biāo)電壓，這個(gè)最少的電壓稱為壓降電壓、下壓降、電壓差(dropout)。例如常用的7805，作用是把輸出保持在5V，但輸入必須保持在7V以上，否則輸出就會(huì)低于目標(biāo)電壓5V以下，故其壓降電壓就是7V-5V=2V。由于須有壓差的存在，線性穩(wěn)壓器效率大都很低：因?yàn)槠湓砭褪且獙⒍嘤诜€(wěn)定電壓下負(fù)載所需的能量，在晶體管內(nèi)以散發(fā)熱能的形式消耗掉。而晶體管發(fā)熱所造成的功率損失就是電流乘以晶體管兩端壓降。

這個(gè)問題在低輸出電壓的情況尤其嚴(yán)重，假若輸出要求為2V，而壓降電壓同是2V，效率就必是在2V/(2V 2V)=50%或以下，這樣低的效率，在實(shí)際應(yīng)用上多不為接受。這情況下就需使用低壓差穩(wěn)壓器（LDO），其壓降電壓特別低，一般都在300mV(0.3V)或以下，這種情況在微處理器的電源中常遇見。這也是為何機(jī)乎所有低輸出電壓的線性穩(wěn)壓IC都是低壓差穩(wěn)壓器。

開關(guān)電源可以更有效地達(dá)至相同的功能，但成本較高及有開關(guān)噪聲，在輕負(fù)載、輸出電壓較高或輸出電壓接近電源電壓的情況下，線性調(diào)節(jié)器的效率也不俗，有可能是合適的選擇。線性調(diào)節(jié)器還具有的優(yōu)點(diǎn)是：不需要磁性器件（電感器或變壓器），磁性器件可能相對(duì)昂貴或占空間；設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，噪聲也更低。線性調(diào)節(jié)器的一些設(shè)計(jì)僅適用晶體管、二極管和電阻器，這就更容易制造到集成電路中，進(jìn)一步減小它們的質(zhì)量、在PCB上的占位面積和成本。

線性調(diào)節(jié)器有兩種基本形式：串聯(lián)調(diào)節(jié)器和并聯(lián)調(diào)節(jié)器。

線性電壓調(diào)節(jié)器串聯(lián)調(diào)節(jié)器

更常用的形式。串聯(lián)調(diào)節(jié)器通過提供經(jīng)由可變電阻的從電源電壓到負(fù)載的路徑來(lái)運(yùn)行（主要晶體管在分壓器的“上半”部中）。由調(diào)節(jié)器件所耗散的功率等于電源輸出電路乘以在調(diào)節(jié)器件中的壓降。

并聯(lián)調(diào)節(jié)器：

通過提供經(jīng)由可變電阻的從電源電壓到地的路徑來(lái)運(yùn)行（主要晶體管在分壓器的“下半”部中）。將流經(jīng)并聯(lián)調(diào)節(jié)器的電流從負(fù)載轉(zhuǎn)向出來(lái)，并且無(wú)用地流向接地，使其比串聯(lián)調(diào)節(jié)器更沒效率。然而，該形式更簡(jiǎn)單，有時(shí)僅由參考電壓二極管組成；并且用于很低功率的電路，其中耗費(fèi)電流很小可以忽略。這種形式常用于電壓參考電路。

若負(fù)載超出線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的承受能力時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)壓器永久損壞，為了避免損壞穩(wěn)壓器，線性穩(wěn)壓器可以但不一定俱備以下保護(hù)功能，包括：

• 電流限制，例如恒流限制（constant current limiting）及遞減電流限制（foldback current limiting）

• 過溫度保護(hù)（或稱熱關(guān)斷）

• 安全工作區(qū)保護(hù)，即限制功率晶體運(yùn)作于預(yù)定的電流及電壓的工作條件之內(nèi)，以確保能正常工作及不會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。這些工作條件包括連續(xù)及瞬間脈沖狀態(tài)下的最高電壓、電流、溫度、功率。

電壓調(diào)節(jié)器通過對(duì)發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)輸出電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)。發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器可滿足普通60/50Hz及中頻400Hz單機(jī)或并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)使用。

負(fù)荷轉(zhuǎn)接開關(guān)(LTC)用于電壓調(diào)節(jié)已經(jīng)有幾十年的歷史，通過應(yīng)用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，固態(tài)電壓調(diào)節(jié)器作為一項(xiàng)新的技術(shù)可以用來(lái)處理瞬態(tài)電壓調(diào)節(jié)，例如電壓凹陷等。

固態(tài)電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)用固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)可以出的正常水平。與傳統(tǒng)具有時(shí)間延遲的機(jī)械式轉(zhuǎn)接開關(guān)不同，固態(tài)轉(zhuǎn)接開關(guān)可以在一個(gè)周波以內(nèi)對(duì)電壓做出反應(yīng)，并切換至正確的抽頭。

AVR（automatic voltage regulator：自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器）是一種密封電子裝置，通過控制低功率的勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁機(jī)電樞的整流輸出功率，從而達(dá)到控制主機(jī)磁場(chǎng)電流，穩(wěn)定無(wú)刷發(fā)電機(jī)之輸出電壓要求，具有低頻與無(wú)輸入信號(hào)保護(hù)裝置。并附有并聯(lián)補(bǔ)償功能，符合客戶擴(kuò)增容量需求。

其具有電壓整定、穩(wěn)定度調(diào)節(jié)、F/V頻率/電壓特性設(shè)定、F/V低頻保護(hù)、F/V電壓下降設(shè)定、勵(lì)磁電流限制、并聯(lián)正交調(diào)差（下垂調(diào)節(jié)）等功能，同時(shí)可外接電壓微調(diào)電位器、功率因數(shù)調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制。

中文名

自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器

外文名

AVR

輸入電源

170V~265VAC 50/60Hz

偵測(cè)電源

190V~270VAC

規(guī)格

以SY-AVR-2058為例，其一般規(guī)格如下：

最大輸出 4A 95VDC

電壓調(diào)整率 ≤0.5%

發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電阻 最小15歐姆

外接電位器 1K歐 1/2W 電位器時(shí)±8%

電壓建立（初期） 當(dāng)剩磁電壓大于5V25Hz時(shí)會(huì)自動(dòng)建立電壓

低頻保護(hù) 內(nèi)置發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)下降時(shí)輸出電壓隨之下降的保護(hù)電路

使用溫度 -40℃~60℃

接線端子作用：

1. K1、K2：為磁場(chǎng)開關(guān)，不使用時(shí)必須短路跨接。

2. P2、P3：為磁場(chǎng)電源輸入端子。

3. 2、3：為偵測(cè)電源輸入端子。

4. 1、2：為外接VR，不使用時(shí)必須短路跨接。

5. X、XX：X為磁場(chǎng)F ，XX為磁場(chǎng)F- 。

6. S1、S2：為Droop（轉(zhuǎn)速降），CT輸入端。

7. J1~J8：選擇跨接線 2-3 、4-5、6-7 。