稳压器是如何工作的？
稳压器是这样一种电路：无论输入电压或负载条件如何变化，它都能产生并保持固定的输出电压。
稳压器（VR）将来自电源的电压保持在其他电气组件相容的范围之内。它最常用于DC / DC电源转换，但有些也可用于AC / AC或AC / DC电源转换。本文将重点介绍DC / DC稳压器。
稳压器类型：线性与开关
稳压器主要有两种类型：线性（Linear）稳压器和开关（Switching）稳压器。二者都可调节系统电压，但线性稳压器效率较低，而开关稳压器效率较高。高效开关稳压器可以将大部分输入功率无损传递至输出。
线性稳压器
线性稳压器利用了由高增益运放控制的有源导通器件，例如BJT或MOSFET。它对内部参考电压和采样输出电压进行比较，然后调节导通器件的电阻将误差降至零，从而保持恒定的输出电压。
线性稳压器属于降压变换器，顾名思义，其输出电压始终低于输入电压。但它也具有一定的优势，如易于设计、可靠、经济，而且噪声低、输出电压纹波低。
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AMS1117 :
● 固定輸出電壓 1.2V 的電壓精度為 2% ● 固定輸出電壓 1.8V、2.5V、3.3V、5.0V 及可調節輸出電壓的精度為 1.5%
UZ1085L-33-TN3,Load regulation:0.05% typical
线性稳压器（如MPS的MP2018）仅需要一个输入电容和一个输出电容即可工作（见图1）。其简单性和可靠性让它们成为工程师眼里很直观、很简单，通常也是很经济的选择。
图1: MP2018线性稳压器
开关稳压器
开关稳压器的电路设计通常比线性稳压器要复杂，而且它需要选择外部组件的值，需要调整控制环路以保持稳定，并进行细致的布局设计。
开关稳压器可以是降压变换器、升压变换器或两者的组合，这使它比线性稳压器适用性更广。
开关稳压器的优势包括高效、散热性能更佳，而且可以支持更高电流和更广泛的VIN / VOUT应用。根据应用需求，其效率可高达95％以上。与线性稳压器不同的是，开关电源系统可能需要其他外部组件，例如电感、电容、FET或反馈电阻。HF920是MPS提供的一款开关稳压器，它可以实现高可靠性和高效的功率调节（见图2）。
图2: HF920开关稳压器
稳压器的缺点
线性稳压器的主要缺点之一是效率低下，因为在某些应用条件下它们会耗散大量功率。其压降甚至可与电阻两端的压降相当。例如，在5V输入和3V输出的情况下，端子之间有2V的压降，效率被限制为3V / 5V（60％）。这也意味着线性稳压器最适合具有较低VIN / VOUT压差的应用。
采用线性稳压器要充分估计其功耗，这一点很重要，因为输入电压过高会产生高功耗，从而导致组件过热并损坏组件。
线性稳压器的另一个局限是它只能用于降压转换，而开关稳压器还可以用于升压和降压-升压转换。
开关稳压器效率高，但缺点是通常不如线性稳压器经济有效。它尺寸较大，更复杂，而且如果不谨慎选择外部组件的话，会产生较大噪声。 对某些噪声敏感的应用来说，这会影响电路的运行和性能，以及EMI性能。
开关稳压器拓扑：降压、升压、线性、LDO和可调
稳压器具有多种拓扑结构。线性稳压器通常只依赖低压差（LDO）拓扑。而开关稳压器则有三种常见拓扑：降压变换器、升压变换器和降压-升压变换器。每种拓扑具体描述如下：
低压差（LDO）稳压器
线性稳压器的常用拓扑是低压差（LDO）稳压器。线性稳压器通常要求输入电压至少比输出电压高2V，而LDO稳压器则用于在输入和输出端子之间压差极低（有时低至100mV）的情况下工作。
降压（Step-Down）变换器和升压（Step-Up）变换器
降压变换器（也称为buck变换器）需要较高的输入电压并产生较低的输出电压。相反，升压变换器（也称为boost变换器）采用较低的输入电压并产生较高的输出电压。
降压-升压（Buck-Boost）变换器
降压-升压变换器是一种单级变换器，它结合了降压变换器和升压变换器的功能，可以在大于或小于输出电压的宽输入电压范围内调节输出。
稳压器的控制
线性稳压器的四个基本组件为导通晶体管、误差放大器、参考电压和电阻反馈网络。误差放大器的其中一个输入由两个电阻（R1和R2）来设置，用以监测输出电压的百分比。另一个输入是稳定的参考电压（VREF）。 如果采样输出电压相对于VREF发生变化，则误差放大器会更改导通晶体管的电阻，以保持输出电压（VOUT）的恒定。
线性稳压器通常只需要一个外部输入电容和一个输出电容即可工作，因此易于实现。
而开关稳压器则需要更多的组件来创建电路。其功率级在VIN和地之间切换，以创建电荷包并传递到输出。与线性稳压器类似，开关稳压器也有一个运算放大器，对来自反馈网络的直流输出电压进行采样，并将其与内部参考电压进行比较。然后，误差信号被放大、补偿并滤波。该信号用于调制PWM占空比，以将输出拉回到稳压状态。例如，如果负载电流迅速增大并导致输出电压下降，则控制环路会增加PWM占空比，以向负载提供更多电荷，并使电源轨恢复稳定。
