大多数集成IC需要一个恒定的电压，它可以工作。无论是简单的逻辑门还是复杂的微处理器，它们都有自己的工作电压。最常见的工作电压是3.3V、5V和12V。虽然我们有电池和直流适配器，可以作为电压源，但大多数时候，它们不能直接连接到我们的电路设计，因为来自它们的电压是不被调节的。

例如，我们有9V电池，但需要触发5 v继电器，这显然是工作在5V。我们在这里做什么?

什么是电压调节器，我们为什么使用它?

你还记得你上学的时候，我们被教导电阻会降低电压。这不是一个简单的修复方法吗电阻根据欧姆定律降低电压?但是，电阻会根据流过它们的电流降低电压。当你的元件开始吸收更少的电流时，电压就会上升，然后杀死它。

你需要更好的东西——电压不应该依赖于负载电流，至少不是很大。你想到的下一个最简单的解决方案是分压器。这需要两个电阻器，但是，嘿，如果它们可以挤进去，它们也可以工作。另一个烦人的问题-当你的元件开始吸取太多的电流，分压器的输出下降-顶部电阻不能跟上电流的需求。现在你真的开始希望你在学校里学过这些了。你可以通过降低电阻器的值来解决这个问题，但这将使两个电阻器吸出太多的电流，可能会破坏你当前的预算和过热与立即失败的风险。

还可以做些什么？放大！当然，你得花上几个小时的时间来讲课！为什么不添加一个NPN晶体管作为电压跟随器？分压器偏置可以连接到基极，集电极的12V轨道输入和发射极的组件输出，宾果，你已经解决了这个问题！

当然，修复是可行的，但它给你留下了一种唠叨的感觉——你使用了三个部件，在测试中你发现12V供电轨中的故障在输出端得到了完美的复制。当然，这是一个放大器，它没有智能自动补偿。您可以将分压器的底部电阻器更换为齐纳二极管，但正确偏置齐纳所需的电流（与温度系数和漂移等因素相比）几乎与元件消耗的电流相同——这完全没有意义。

难道没有更好的办法吗?难道没有一个神奇的黑盒，里面装着有效降低电压所需的一切东西吗?世界上数以百万计的eee都经历过类似的压力时期(包括我!)当然，不是所有的问题都与电压下降有关，但类似的情况是常见的EEE实验室到处!

但你很幸运——你所需要的确切组件是存在的。事实上，它是集成电路技术（除了运算放大器）最早的商业实现之一——简陋的电压调整器．

如果你曾经看过一个电压调节器的数据表，你会惊讶于他们已经包装了一个电路，以降低电压和保持它的清洁-一个不错的稳定的电压调节器，放大器与反馈和补偿和半体面的功率阶段。当然，如果我们已经能够将如此多的技术打包到我们的手机中，为什么不在一个漂亮的to - 92包中加入一些电压调节呢?

它们一天比一天好，有些只消耗几纳安培，也就是百万分之一安培!更棒的是，其他产品还带有短路和过热保护功能，使其更加安全可靠。

电压调节器-近距离观察

正如我们在上面的章节中所看到的电压调节器的主要工作是将较大的电压降至较小的电压并保持稳定，因为调节后的电压被用于为（敏感的）电子设备供电。

一个电压调整器基本上是一个增强的发射极跟随器，就像上面描述的——一个连接到一个稳定的基准的晶体管，输出一个恒定的电压，放下其余的。

他们也有一个内置的误差放大器，它采样输出电压(同样通过分压器)，与参考电压比较，计算差值，并相应地驱动输出晶体管。这与电压分压器相距甚远，后者忠实地复制输入信号，尽管幅度更小。你不希望直流电压轨上覆盖交流纹波。

人们希望有一个高增益的晶体管，因为功率晶体管是一个巨大的痛苦驱动，可怜的增益在两位数的范围内。使用达林顿晶体管和最近的MOSFET克服了这一问题。由于这些类型需要较少的电流来驱动，因此总体电流消耗会降低。此外，内部使用的电压基准也消耗很少的电流。

当输出不负载时，稳压器驱动所有这些内部电路所消耗的电流称为静止电流。静态电流越低越好。

这些稳压器的制造方式在功率输出级上有三个晶体管——其中两个为达林顿配置，另一个为限流装置。连续的CE结在稳压器上加起来的压降约为2V。

这个电压被称为降电压，低于这个电压调节器就停止调节。

你可以找到一种被称为LDOs或低压降稳压器的设备，其电压降约为0.4V，因为它们使用MOSFET开关。

三端稳压器

说得够多了，现在来看看实际的部件编号。

最常见的电压调节器系列是78 xx系列. 78后面的两位数字表示调节器的输出电压，例如7805是一个5V稳压器和7812是一个12V稳压器。输出电压可与固定稳压器覆盖从3.3V到24V的大范围，良好的值，如5V, 6V, 9V, 15V和18V可用。

该系列稳压器适用于大多数用途，可处理高达30V的输入电压，根据封装的不同，可处理高达1A的输出电流。它们的使用非常简单–将输入引脚连接到输入电压，将输出引脚连接到需要较低电压的设备，当然，将接地引脚连接到地。

这里是解耦电容器是可选的，因为反馈放大器“拒绝”输入纹波和噪声，确保它们不会传递到输出。但是，如果您的设备消耗的电流超过几十毫安，建议输入和输出至少为4.7uF，最好是陶瓷。

人们做的一件有趣的事就是用这些调节器来制作原始的手机充电器。只需将一节9V电池连接到输入端，并将USB接口连接到输出端，瞧，你就有了一个应急手机充电器。这种结构相当坚固，因为芯片上内置了热保护。

关于这些类型的电压调节器的一个好的事情是，pinout几乎是通用的，所以插入更换是可能的。如今，pcb上的大多数“晶体管”封装都是电压调节器，可以用于其他项目，因为它们很容易使用。

提高稳压器的输出电流

一个很快使其失效的限制是输出电流，它受到封装和封装安装方式的严重限制。

这些监管机构目前有很多变种，但很难找到。

唯一能够输出高电流的设备是DC-DC开关转换器，但输出噪声数字非常可怕。

设计你自己的高电流线性调节器是可能的，但你最终会遇到上述所有问题。

幸运的是，有一种方法可以“劫持”一个带有几个附加部件的标准调节器，并增加输出电流。

大多数的这些修改包括在稳压器上增加一个旁路晶体管，并用输入驱动基极，如下图所示。

调整监管机构

三端稳压器非常好用，但是如果你想要10.5V或13V这样的非标准输出电压怎么办？

当然，劫持固定的监管机构或多或少是可能的，但所需的电路相当复杂，超出了简单的主要目的。

现有的设备可以为我们做这项工作，最流行的是LM317．

LM317和其他的没什么区别线性稳压器有一个输入和一个输出引脚，但是不是接地引脚，而是一个叫“调整”的引脚。这个引脚的设计是得到反馈的电压分压器通过输出，所以引脚总是在1.25V，通过改变电阻值，我们可以获得不同的电压。数据表甚至说，“消除储存许多固定电压”，但当然，这只适用于如果你能负担得起有两个电阻在板上。

一个不错的事情，可调节的调节器，像这样是一个小的变化，配置他们可以作为恒定的电流供应也。

通过连接一个电阻到输出引脚和调整引脚到电阻的另一端，如图所示，稳压器试图保持一个恒定的1.25V通过输出电阻，因此在输出上有恒定的电流。这个简单的电路在二极管激光界很受欢迎。

固定稳压器也可以做到这一点，但压差是不合理的高(事实上，额定输出电压)。然而，如果你非常绝望，它们会在紧要关头起作用。

电压调节器的限制

线性调节器的最大优点是简单；没有其他需要说的。

然而，就像所有好的芯片一样，它们也有自己的局限性。

线性稳压器的工作就像一个带有反馈的可变电阻，降低任何不需要的电压。与负载电流相同。这种浪费的能量被转化为热量，使得这些调节器在高电流时变热而低效。

例如，一个12V输入1A的5V稳压器的功率损耗为(12V - 5V)*1A，即7W!这是大量的能源浪费，而且效率只有58%!

因此，在高输入输出电压差或大电流时，稳压器的能源效率很低。

输入输出差动电压问题可以用多个稳压器串联来克服，降低输出电压(达到所需的电压值)，从而使电压逐步降低。虽然总体功耗与一个调节器相同，但热负荷分散在所有设备上，降低了整体工作温度。

使用开关电源可以克服功率和效率限制，但选择取决于应用，对于在何处使用哪种类型的电源没有明确的规则。