在电子电路的世界里，稳压器扮演着至关重要的角色，它能够将输入端的波动电压转换为输出端稳定的电压，为各种电子设备提供可靠的电源支持。接下来，我们将深入探讨稳压器的相关知识，并通过实际电路来详细介绍如何构建稳压器。

稳压器的基本概念

稳压器是一种用于将输入端的波动电压改变为输出端定义的稳定电压的设备。它的类型多样，可以是机械的、电动的、交流的或直流的，这里我们主要聚焦于直流电子线性稳压器。

稳压器的应用场景

在大多数电路中，都需要一个独立于消耗电流的恒定电源电压。因为即使是很小的过电压，也可能对电路造成破坏性影响。稳压器不仅有助于消除音频放大器中的电源噪音，还能在信号发生器和振荡器中发挥重要作用。在这些设备中，输出频率会随电源电压而变化，而稳压器能够对电源电压进行良好调节，从而保持输出频率的恒定。

稳压器的类型

稳压器主要分为三类：输入电压为正的正调节器、输入电压为负的负调节器以及双电压调节器（它是前两者的集合，例如运算放大器电路）。此外，还有可调的稳压器，它可能属于上述三种类型中的任意一种，并且带有一个控制旋钮，可以根据需要改变输出电压。

构建稳压器电路的实际

简单的齐纳稳压器

齐纳二极管是构建简单齐纳稳压器的元件。当齐纳二极管以反向偏置配置连接时，它会在特定电压（即齐纳电压）下开始 “击穿” 并导通。为了将电流限制在安全值，需要一个电阻（如 R1）。在一个简单的稳压器示例中，Vin 为 12V，Vout 为 5V，I 为 10mA。如果没有齐纳二极管，根据欧姆定律计算得出 R = (12 - 5) / 0.01 = 700Ω，但此时齐纳二极管不会导通。根据经验，齐纳二极管需要传导两到五倍的负载电流，假设为 50mA，那么总电流 I = 50 + 10 = 60mA，所以 R1 = 7 / 0.06 = 116Ω。不过，这种电路在大负载电流时，R1 和 D1 中的功耗会过大。但它非常适合将信号电平转换为 5V 到 3.3V 的模块。

齐纳作为参考和晶体管 Q1

在这种电路中，使用齐纳二极管作为参考，晶体管 Q1 作为串联稳压器。R2 提供偏置以打开 Q1 并通过齐纳二极管 D2 提供更小的电流。如果 Vout 是 5V，由于基极 - 发射极存在 0.6V 的电压降，所以 D2 需要是 5.6V（通常可用）。对于 1A 电源，R2 = (12 - 5.6) / 0.01 = 640Ω，再加上齐纳二极管的一点电流，实际可选用 560Ω。为了进一步优化电路，我们添加了 Q5 和一个关闭 Vout 的反馈网络。D4 可以是 1V 到 4V 范围内的任何值，并且可以调节。当 Vout 试图超过 Q5 基极 / 发射极电压 + 0.6 + D4 时，它会开始从 Q4 的基极抢夺电流以稳定电压。R6 只需要 1K 即可，R7 和 R8 也将提供更轻松的调整。此外，我们还可以添加过流保护。D6 和 D7 两端的电压降始终为 0.6 + 0.6 = 1.2V，Q6 的 Vbe 也为 0.6V。例如，如果我们选择 R14 来匹配想要防止过流的点（如 2A），一旦 R14 两端的 V = 1.2V，D6 和 D7 将从 Q6 基极抢夺电流，从而限制电流不超过 2A。为了防止二极管中出现大电流，还可以用 Q9 替换二极管，它只需要 0.6V 即可打开并引起电流限制。对于 2A 的电流，R19 = 0.6 / 2 = 0.3Ω。

固定稳压器

在电路中，固定电压三端稳压器是一种常用的选择。例如，M78xx 系列稳压器 IC 具有多种不同的电压输出，如 LM7812 输出 12V，LM7809 输出 9V，LM7805 输出 5V。需要注意的是，C4 和 C10 并非平滑电容，它们用于噪声和稳定性控制，并且应该是低 ESR（等效串联电阻）的。C4 通常为 10uF，C10 为 1uF。二极管 D9 用于对负载中的任何大电容进行反向放电，以防止稳压器在输入变低时反向偏置。

可调稳压器

可调式三端稳压器中，的 LM317 稳压器应用广泛。C2 用于噪声控制，可以是 1uF。R20 和 R23 的比率设置输出电压，它们可以是两个固定电阻或一个可调电位器。R20 在数据表中显示为非标准 240Ω，但如果将其设为标准 220Ω，则对于 V max 和 V min 之间的任何电压，R7 = (176 * V out) – 220。例如，如果想要 9V 的输出电压，R23 可以是一个固定值，即 176 * 9 – 220 = 1k4。不过要注意，由于内部参考电压为 1.25V（稳压器可以达到的电压），因此输入和输出之间至少需要 2V，并且电压为 32V，所以它可以提供 1.2V 至 30V 的调整范围。稳压器消耗的功率为 (Vin - Vout) * Iout。因此，对于 1A 的 12V 输入和 5V 输出，功率为 (12 - 5) * 1 = 7W。这意味着稳压器在设置为输出电压时会消耗大部分功率。如果要从调节器中取出超过 1A 的电流或稳压器太热而无法用手指握住，则需要一个散热器。可以将其安装在正在使用的铝盒的外壳上，或者安装在一块扁平铝材上，更好的是，安装在合适的散热器上。