1. Điều chỉnh tuyến tính so với điều chỉnh chuyển mạch
Một bộ điều chỉnh tuyến tính yêu cầu điện áp đầu vào cao hơn điện áp đầu ra. Nó xử lý sự khác biệt giữa điện áp đầu vào và đầu ra—được gọi là điện áp rớt—bằng cách thay đổi trở kháng của phần tử điều chỉnh nội bộ (như transistor).
Hãy tưởng tượng một bộ điều chỉnh tuyến tính như một "chuyên gia kiểm soát điện áp" chính xác. Khi đối mặt với điện áp đầu vào quá mức, nó quyết định "hành động" bằng cách "cắt bỏ" phần vượt quá mức đầu ra mong muốn, đảm bảo điện áp đầu ra giữ nguyên ổn định. Điện áp dư thừa được "cắt bỏ" cuối cùng sẽ tỏa nhiệt, duy trì đầu ra ổn định.
Về cấu hình mạch, một bộ điều chỉnh tuyến tính chuỗi điển hình sử dụng khuếch đại sai số, nguồn điện áp tham chiếu, và transistor dẫn để tạo thành hệ thống phản hồi vòng kín liên tục theo dõi và điều chỉnh điện áp đầu ra trong thời gian thực.

Bộ điều chỉnh tuyến tính主要包括三端稳压器和LDO(低压差)稳压器。前者采用传统架构,需要较大的输入到输出电压差(通常≥2 V),导致效率较低,适用于中高功率应用。相比之下,LDO稳压器针对最小压降进行了优化(低至0.1 V),使其非常适合输入和输出电压接近的场景——例如电池供电设备——尽管需要仔细的热设计。
图1说明了线性稳压器和开关稳压器的工作原理。
另一方面,开关稳压器通过控制电源开关(如MOSFET)的导通和关断时间来调整能量传输的占空比。然后,输入电压通过电感和电容的能量存储和滤波转换为稳定的平均输出电压。
它们的核心特点是“斩波式”调节:输入电压在高频下被斩波,并通过调整开关占空比来控制传递到输出的能量。这种方法与线性稳压器相比实现了显著更高的效率。
常见的开关稳压器拓扑包括降压(降压)、升压(升压)等,支持宽输入电压范围,非常适用于高功率应用或输入电压波动大的环境。
图2提供了线性稳压器和开关稳压器之间的比较。您可以根据具体需求选择合适的类型:当低噪声和电路简单是优先考虑时,选择线性稳压器;当需要高效率和高功率传输时,选择开关稳压器。
请允许我更正并完成翻译:
Bộ điều chỉnh tuyến tính chủ yếu bao gồm các bộ điều chỉnh ba đầu và LDO (Low Dropout) điều chỉnh. Bộ điều chỉnh ba đầu sử dụng kiến trúc truyền thống, yêu cầu chênh lệch điện áp đầu vào và đầu ra tương đối lớn (thường ≥2 V), dẫn đến hiệu suất thấp hơn, và phù hợp cho các ứng dụng trung bình đến công suất cao. Ngược lại, các bộ điều chỉnh LDO được tối ưu hóa cho điện áp rớt tối thiểu (thấp nhất là 0.1 V), làm cho chúng lý tưởng cho các tình huống mà điện áp đầu vào và đầu ra gần nhau—như trong các thiết bị chạy bằng pin—mặc dù cần thiết kế nhiệt cẩn thận. Hình 1 minh họa nguyên tắc hoạt động của bộ điều chỉnh tuyến tính và bộ điều chỉnh chuyển mạch. Ngược lại, các bộ điều chỉnh chuyển mạch kiểm soát thời gian dẫn và tắt của các công tắc nguồn (ví dụ: MOSFET) để điều chỉnh chu kỳ làm việc của năng lượng truyền. Sau đó, điện áp đầu vào được chuyển đổi thành điện áp đầu ra trung bình ổn định thông qua lưu trữ và lọc năng lượng bởi cuộn cảm và tụ điện. Đặc điểm cốt lõi của chúng là điều chỉnh kiểu "chặt chém": điện áp đầu vào được cắt ở tần số cao, và năng lượng được truyền đến đầu ra được kiểm soát bằng cách điều chỉnh chu kỳ làm việc của công tắc. Phương pháp này đạt được hiệu suất cao hơn đáng kể so với các bộ điều chỉnh tuyến tính. Các cấu hình phổ biến của bộ điều chỉnh chuyển mạch bao gồm Buck (giảm điện áp), Boost (tăng điện áp), và các loại khác, hỗ trợ phạm vi điện áp đầu vào rộng và rất phù hợp cho các ứng dụng công suất cao hoặc môi trường có dao động điện áp đầu vào đáng kể. Hình 2 cung cấp so sánh giữa bộ điều chỉnh tuyến tính và bộ điều chỉnh chuyển mạch. Bạn có thể chọn loại phù hợp dựa trên nhu cầu cụ thể: chọn bộ điều chỉnh tuyến tính khi ưu tiên tiếng ồn thấp và mạch đơn giản; chọn bộ điều chỉnh chuyển mạch khi cần hiệu suất cao và truyền tải công suất lớn. 2. Bộ điều chỉnh điện áp nối tiếp Bộ điều chỉnh điện áp nối tiếp được đặt giữa nguồn điện và tải, hoạt động như một “người bảo vệ điều chỉnh điện áp” chính xác. Nguyên lý hoạt động của nó bao gồm việc điều chỉnh động trở kháng của một biến trở theo sự thay đổi của điện áp đầu vào hoặc dòng điện đầu ra, do đó duy trì điện áp đầu ra ở một giá trị ổn định, được cài đặt trước. Trong công nghệ điện tử hiện đại, các IC điều chỉnh điện áp nối tiếp sử dụng các thiết bị chủ động—như MOSFETs hoặc transistor giao nhau hai cực (BJTs)—để thay thế tinh tế cho biến trở truyền thống, đáng kể nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của bộ điều chỉnh. Cấu hình mạch của bộ điều chỉnh điện áp nối tiếp là chính xác và có cấu trúc, chủ yếu bao gồm bốn thành phần lõi sau: ● Transistor Đầu ra: Được kết nối nối tiếp giữa các chân đầu vào và đầu ra của bộ điều chỉnh, nó hoạt động như một cầu nối giữa nguồn điện phía thượng lưu và tải phía hạ lưu. Khi có sự dao động trong điện áp đầu vào hoặc dòng điện đầu ra, tín hiệu từ bộ khuếch đại sai số chính xác kiểm soát điện áp cổng (đối với MOSFETs) hoặc dòng cơ bản (đối với BJTs) của transistor này. ● Nguồn Điện Áp Tham chiếu: Chức năng như chuẩn ổn định cho bộ khuếch đại sai số, nguồn điện áp tham chiếu đóng vai trò quan trọng. Bộ khuếch đại sai số dựa trên chuẩn cố định này để chính xác điều chỉnh cổng hoặc cơ bản của transistor đầu ra, do đó đảm bảo điện áp đầu ra ổn định. ● Điện trở Phản hồi: Các điện trở này chia điện áp đầu ra để tạo ra điện áp phản hồi. Bộ khuếch đại sai số so sánh điện áp phản hồi này với điện áp tham chiếu để đạt được điều chỉnh đầu ra chính xác. Hai điện trở phản hồi được kết nối nối tiếp giữa chân VOUT và GND, và điện áp tại điểm giữa của chúng được đưa vào bộ khuếch đại sai số. ● Bộ Khuếch đại Sai số: Hoạt động như “trí tuệ thông minh” của bộ điều chỉnh nối tiếp, bộ khuếch đại sai số cẩn thận so sánh điện áp phản hồi (tức là điện áp tại điểm giữa của bộ phân chia điện trở phản hồi) với điện áp tham chiếu. Nếu điện áp phản hồi thấp hơn điện áp tham chiếu, bộ khuếch đại sai số tăng cường lực đẩy đến MOSFET, giảm điện áp giữa cực thoát và cực nguồn, do đó tăng điện áp đầu ra. Ngược lại, nếu điện áp phản hồi vượt quá điện áp tham chiếu, bộ khuếch đại giảm lực đẩy của MOSFET, tăng điện áp giữa cực thoát và cực nguồn, và giảm điện áp đầu ra tương ứng. Trong bài viết này, chúng tôi đã khám phá sâu hơn về nguyên lý làm việc, chức năng và cấu hình mạch của một số loại bộ điều chỉnh điện áp. Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ giải thích cơ chế điều chỉnh động của bộ điều chỉnh tuyến tính và làm rõ sự khác biệt giữa các bộ điều chỉnh ba chân và bộ điều chỉnh LDO (Low Dropout).
Đặc trưng
Ổn áp tuyến tính
Ổn áp chuyển mạch
Hiệu suất
Thấp (mất mát lớn khi chênh lệch điện áp lớn)
Cao (80%-95%)
Yêu cầu tản nhiệt
Cần bộ tản nhiệt (nhiệt được tản trực tiếp)
Thấp (nhiệt được tạo ra gián tiếp do mất mát chuyển mạch)
Tiếng ồn
Đầu ra tinh khiết, không có dao động cao suy giảm
Có tiếng ồn chuyển mạch, cần tối ưu hóa bộ lọc
Các tình huống ứng dụng
Nguồn điện công suất thấp, độ chính xác cao (ví dụ: cảm biến)
Công suất cao, dải điện áp đầu vào rộng (ví dụ: mô-đun nguồn)

