根据欧姆定律,通过电阻进行分压,可以得到一个更低的电压,如图3.1所示。
但是对于所得到的这个电压,不能有新的电路参与原来的这个电路,也就是说外接到V out 的负载会影响到输出电压。一旦参与分压的阻抗变化了,则输出电压就会发生变化,导致不能起到稳压的作用,如图3.2所示。
图3.1 通过电阻分压可以得到一个电压
图3.2 接入负载之后电阻分压情况发生变化
当把负载接在V out 和GND之间之后,V out 和GND之间的电阻值就发生了变化。如果想得到原来的电压值,需要调整R 1 的阻值,保持原来的分压比例关系。如果我们设计一个电路,把R 1 变成一个可以动态调增阻值的可变电阻,通过检测V out 的变化情况,对R 1 的值进行调整,来实现V out 稳定在某个区间,则可以实现稳压的目的。
线性电源的基本原理就是:通过电阻分压得到一个需要的电压输出。但是负载如果发生变化,将会影响输出电压。线性电源内部有一个动态调整的电阻,通过调整这个动态的电阻的阻值,可以满足电压变化的要求。对于这个可以动态调整的电阻,我们通过半导体器件将其设置为可控阻抗,从而实现稳定的电压输出。
线性电源的工作原理图如图3.3所示。不管是线性电源还是开关电源,都是输出电压负反馈,只不过线性电源通过一个三极管处于一个放大区,等效于一个可以变化阻值的电阻,对输出负载进行分压。通过输出电压分压后的反馈,来控制三极管实现输出的稳压。
图3.3 线性电源工作原理图
我们称这个电路为“线性稳压器”,因为半导体器件(图3.3中为晶体管)处于其线性区。通过对输出电压的监控,我们可以线性调整半导体器件来得到任意的串联阻抗,通过分压实现需要的输出电压V out 。此时当负载电路变化,或者输入电压变化,都不会影响输出电压值。