Регуляторы постоянного тока можно разделить на линейные и импульсные регуляторы постоянного тока в соответствии с принципами работы и структурой. Каждый из них имеет различные преимущества и недостатки:

1. Линейный регулятор постоянного тока:

Преимущества:

• Высокая точность выходного напряжения:

Линейные стабилизаторы постоянного тока компенсируют изменения входного напряжения, регулируя падение напряжения на компонентах (например, силовых транзисторах или полевых транзисторах), и могут достигать очень точной регулировки напряжения. Его выходное напряжение может быть стабилизировано в пределах очень малого диапазона погрешности, например, оно может достигать точности ±0,1% или даже выше, и подходит для электронного оборудования с чрезвычайно высокими требованиями к точности напряжения, такого как высокоточные измерительные приборы, лабораторные источники питания и т. д.

• Малая выходная пульсация:

Поскольку регулирующий элемент линейного регулятора работает в линейной области, выходное напряжение относительно гладкое, почти нет высокочастотных шумов переключения, а выходное пульсирующее напряжение обычно находится на уровне милливольт или даже ниже. Это делает его особенно подходящим для питания схем, чувствительных к пульсациям, таких как аналоговые схемы, аудиосхемы и т. д., и может эффективно избегать помех от пульсаций в сигналах, обеспечивая нормальную работу схемы и качество сигнала.

• Простая схема:

Структура схемы линейного регулятора постоянного тока относительно проста, в основном состоит из элементов регулировки, источника опорного напряжения, усилителя сравнения и цепи обратной связи. Она не требует сложных схем управления и высокочастотных компонентов, и ее относительно легко проектировать и отлаживать. Она имеет определенные преимущества для некоторых сценариев применения с высокими требованиями к стоимости и циклу разработки.

• Низкий уровень электромагнитных помех (ЭМП):

Поскольку нет высокочастотного коммутационного действия, линейный регулятор не будет генерировать высокочастотные электромагнитные помехи и мало влияет на окружающее электронное оборудование. В некоторых средах с высокими требованиями к электромагнитной совместимости, таких как медицинское оборудование, аэрокосмическое оборудование и т. д., линейные регуляторы являются лучшим выбором.

Недостатки:

• Низкая эффективность:

Регулирующий элемент линейного регулятора работает в линейной области, что потребляет много энергии и приводит к низкой эффективности. Его эффективность обычно составляет от 30% до 60%, особенно когда разница между входным и выходным напряжением велика, эффективность будет ниже. Это не только приведет к потере энергии, но и заставит регулятор генерировать больше тепла, требуя дополнительных мер по рассеиванию тепла, увеличивая стоимость и объем системы.

• Ограниченный выходной ток:

Из-за больших потерь мощности регулирующего элемента выходной ток линейного регулятора, как правило, ограничен. Для сценариев применения, требующих большого выходного тока, может потребоваться использовать несколько линейных регуляторов параллельно или выбрать другие типы регуляторов, что увеличит сложность и стоимость схемы.

• Ограниченный диапазон регулировки напряжения:

Входное напряжение линейного регулятора должно быть выше выходного напряжения на определенную величину для обеспечения нормальной работы регулирующего элемента. Это делает его диапазон регулировки напряжения относительно узким, и он может не соответствовать требованиям для некоторых сценариев применения с большими изменениями входного напряжения.

2. Импульсный регулятор постоянного тока:

Преимущества:

• Высокая эффективность:

Импульсный регулятор постоянного тока регулирует выходное напряжение, управляя временем включения и выключения трубки переключателя. Трубка переключателя работает в состоянии переключения с меньшими потерями, поэтому эффективность высока, обычно достигая 70% - 90% или даже выше. Это дает ему большие преимущества в приложениях, требующих высокоэффективного преобразования энергии, таких как портативные электронные устройства, электромобили и т. д., что может продлить срок службы батареи и снизить потребление энергии.

• Большой выходной ток:

Импульсный регулятор может обеспечить большой выходной ток для удовлетворения потребностей мощных нагрузок. Рационально спроектировав схему и выбрав соответствующую трубку переключателя, можно достичь выходного тока в десятки ампер или даже выше, что подходит для промышленного управления, электропитания связи и других областей.

• Широкий диапазон регулировки напряжения:

Импульсный регулятор может реализовать различные функции преобразования напряжения, такие как повышение, понижение, понижение-повышение и т. д. Входное напряжение может быть выше или ниже выходного напряжения, а диапазон регулировки напряжения широк. Это позволяет ему адаптироваться к различным условиям входного напряжения и обладает большей универсальностью и гибкостью.

• Малый размер и легкий вес:

Благодаря высокой эффективности импульсного регулятора выделяемое тепло относительно невелико, и не требуется большого устройства для рассеивания тепла. В то же время в его схеме можно использовать миниатюрные индукторы, конденсаторы и другие компоненты, поэтому он имеет небольшие размеры, легкий вес, прост в интеграции и установке и подходит для использования в устройствах с ограниченным пространством, таких как мобильные телефоны, планшеты и другие портативные устройства.

Недостатки:

• Большие выходные пульсации:

Выходное напряжение импульсного регулятора получается путем фильтрации высокочастотного импульсного напряжения. Хотя есть фильтрующая схема, все равно будет определенная высокочастотная пульсация. Выходное пульсирующее напряжение обычно составляет десятки милливольт или даже выше. Для некоторых схем, чувствительных к пульсации, необходимо принять дополнительные меры фильтрации, чтобы уменьшить влияние пульсации, что увеличит сложность и стоимость схемы.

• Большие электромагнитные помехи (ЭМП):

Из-за высокочастотного коммутационного действия трубки переключателя будут генерироваться высокочастотные электромагнитные помехи, которые могут повлиять на окружающее электронное оборудование. Для того чтобы соответствовать требованиям электромагнитной совместимости, в схему необходимо добавить меры по электромагнитному экранированию и фильтрации, что также увеличит стоимость и объем схемы.

• Сложная схемотехническая разработка:

Схема управления импульсным регулятором относительно сложна, и время включения и выключения трубки переключателя должно точно контролироваться для достижения стабильного выходного напряжения. В то же время необходимо также учитывать управление приводом, защитой и обратной связью трубки переключателя. Проектирование и отладка сложны и требуют высокого уровня технических навыков от инженеров.