在電源中，線性穩壓器和開關穩壓器執行相同的功能，從未穩壓的輸入電壓開始生成穩壓輸出電壓。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 晶體管在其線性區工作來實現的。后果有兩個：

輸出電壓和輸入電壓之間始終存在差異 ( V DROP )。

由于線性區中的晶體管的連續操作中，調節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的線性穩壓器為例。該調節器應能耗散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，從經濟角度來看，線性穩壓器不再方便，因此代表了低功率應用的理想解決方案。一類特殊的線性穩壓器是低壓差穩壓器 (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。線性穩壓器的優點在于電路簡單（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）。

開關電源通過在 CUTOFF 狀態（無電流但開關上有高電壓）和 SATURATION 狀態（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。

正向模式轉換器

通過 LC 輸出濾波器的存在可識別的正向轉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顯示了正向轉換器的基本方案。當晶體管處于導通狀態 (on) 時，能量被傳輸到輸出端。LC 濾波器產生一個輸出電壓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）：

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：正向轉換器的基本圖

反激式轉換器

即使它基于與正向轉換器相同的組件，反激轉換器也以完全不同的方式運行。反激式穩壓器將輸入電壓轉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為正值。這導致二極管導通，進而可以為負載供電并為電容器充電。

圖 3：反激式轉換器的兩個工作階段


審核編輯：劉清