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市場(chǎng)上有各種各樣的供電電源，這些電源設(shè)計(jì)中采用的多種電阻器更是大大拓展了選擇范圍。為明確起見，本文所涉及的電源是指具有高達(dá)幾千伏固定直流輸出的電源設(shè)備。

無論何種應(yīng)用，電源設(shè)計(jì)人員都必須了解所適用領(lǐng)域的具體安全或環(huán)境規(guī)定，以及實(shí)際的電氣性能。本文將重點(diǎn)介紹如何使用電阻來調(diào)節(jié)電源輸出并保護(hù)電源不出故障。

電源的分類通常取決于輸入是交流還是直流，以及使用何種類型的調(diào)節(jié)方式來提供正確的直流輸出，通常是開關(guān)模式或線性模式。

工頻線電壓通常為AC－DC電源供電，而電池或任何其它直流電源則提供DC－DC供電。這些DC－DC轉(zhuǎn)換器使用開關(guān)模式技術(shù)將輸入電壓調(diào)節(jié)為更高（升壓）或更低（降壓）的輸出電壓。

現(xiàn)成的電源適于許多市場(chǎng)和常規(guī)用途，但在某些情況下需要定制設(shè)計(jì)。

線性穩(wěn)壓器

要了解組件在電源中的作用，有必要了解電源工作的基本原理。許多工程師都記得設(shè)計(jì)一個(gè)如圖1所示的電路。該電路使用齊納二極管為負(fù)載（R2）提供恒定電壓。R1用于提供最小電流以保持齊納二極管處于恒定擊穿狀態(tài)，并提供負(fù)載電流。

高性能電阻器在電源設(shè)計(jì)中的幾種用途

圖1：一個(gè)簡(jiǎn)單的齊納二極管穩(wěn)壓器電路。

此類系統(tǒng)適用于功率較低且供電電壓和負(fù)載都相當(dāng)穩(wěn)定的電路。如果負(fù)載電流降低或電源電壓突然增加，則可能會(huì)超出齊納二極管的額定功耗。這種電路中的電阻很容易選擇，只要其額定功率符合齊納二極管和負(fù)載的組合功率要求即可。

對(duì)于供電電壓或負(fù)載可能變化的電源，串聯(lián)設(shè)計(jì)可以使用傳輸晶體管（pass transistor），這將確保負(fù)載電流穩(wěn)定，并可將電壓輸出降低到所期望的范圍。

圖2示出了這種電路。這些設(shè)計(jì)通常使用IC或低壓差（LDO）穩(wěn)壓器來調(diào)節(jié)負(fù)載電源。由R1和R2形成的分壓器感測(cè)并設(shè)置相對(duì)于參考電壓的電壓輸出。如果電路具有固定輸出，則分壓器位于內(nèi)部；對(duì)于其它應(yīng)用，可以在外部放置一兩個(gè)電阻。

選擇電阻值以提供所需的比率，最重要的考慮因素是精度。如果比較器電路具有高增益和高輸入阻抗，則可以使用圖1中的公式輕松計(jì)算最差情況下的數(shù)值，首先選R1最大值和R2最小值，然后選R2最大值和R1最小值。這些計(jì)算可顯示出與期望輸出的最大電壓偏差。

開關(guān)電源

由于串聯(lián)的傳輸器件和負(fù)載都會(huì)消耗能量，線性電源可能效率比較低。隨著負(fù)載上壓降的增加，效率會(huì)更低。

高性能電阻器在電源設(shè)計(jì)中的幾種用途

圖2：線性串聯(lián)穩(wěn)壓器簡(jiǎn)圖。

為提高效率，設(shè)計(jì)師經(jīng)常使用另一種電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。開關(guān)電源（SMPS）采用未經(jīng)調(diào)節(jié)的輸入直流電壓，并以高頻率（10kHz至1MHz）進(jìn)行切換。占空比決定整流和平滑后的直流輸出電壓。

SMPS輸出的調(diào)節(jié)也使用分壓器，但是要調(diào)節(jié)開關(guān)頻率和占空比。通過避免線性穩(wěn)壓器壓降帶來的損失，SMPS可實(shí)現(xiàn)高達(dá)95％的效率。由于高頻變壓器和濾波器／儲(chǔ)能電容器尺寸要小得多，SMPS也可能比類似功率的線性AC－DC電源設(shè)計(jì)更緊湊。

SMPS的主要缺點(diǎn)是它要求必須有最小負(fù)載，空載狀態(tài)可能會(huì)損壞電源。為避免這種情況，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常使用一個(gè)功率電阻作為假負(fù)載。如果主負(fù)載斷開，該電阻器可以用于吸收最小的特定負(fù)載電流。當(dāng)然，假負(fù)載電阻也會(huì)有功耗，從而影響整體電源效率，因此在選定電阻時(shí)需要考慮這個(gè)因素。規(guī)避該問題的另一種方法是當(dāng)負(fù)載開路時(shí)在輸出端使用分流電阻。出于安全目的，SMPS設(shè)計(jì)也會(huì)采用其它電阻器。低阻值、高功率電阻器通常可防止過壓情況。而限流設(shè)計(jì)則可防止短路。

此類開關(guān)技術(shù)也可以用于DC－DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，將直流電壓的一個(gè)值調(diào)節(jié)為另一個(gè)值。降壓轉(zhuǎn)換器在工作原理上非常類似于前述的SMPS設(shè)計(jì)。升壓轉(zhuǎn)換器則使用電荷泵技術(shù)輸出比輸入端更高的電壓。這兩種技術(shù)都使用類似方法來調(diào)節(jié)輸出電壓并提供電路保護(hù)。
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