2025年穩(wěn)壓電源行業(yè)技術(shù)分析：直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備

年穩(wěn)壓電源行業(yè)技術(shù)分析：直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備在2025年，穩(wěn)壓電源行業(yè)技術(shù)持續(xù)進展，直流穩(wěn)壓電源作為其中關(guān)鍵部分，廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備。隨著科技進步，電子設(shè)備集成化程度不斷提高，對穩(wěn)壓電源的性能、集成度和續(xù)航力量等提出了更高要求。如何設(shè)計出高效、穩(wěn)定且適配多種設(shè)備的直流穩(wěn)壓電源，成為行業(yè)關(guān)注焦點。

一、穩(wěn)壓電源基本原理解析

(一)DC/DC變換器穩(wěn)壓原理

DC/DC變換器是常見的開關(guān)穩(wěn)壓電源類型，由功率級和反饋級構(gòu)成?！?025-2030年全球及中國穩(wěn)壓電源行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及進展前景分析報告》指出，反饋掌握系統(tǒng)涵蓋功率放大器、掌握電路與愛護電路，功率放大器為核心。功率級包含開關(guān)管、二極管、電感及電容器。其通過反饋掌握級檢測輸出電平，利用對開關(guān)管的負反饋實現(xiàn)穩(wěn)壓。DC/DC變換器分為降壓型(Buck)、升壓型(Boost)和升降壓型(Buck-Boost)。

Buck型DC/DC變換器穩(wěn)壓機制：Buck型輸出電壓低于輸入電源電壓。電路由開關(guān)元件SW1、二極管VD1、電感L1、濾波器C1和電阻R1組成。開關(guān)元件導(dǎo)通時，二極管VD1反向關(guān)斷，電感L1電流給負載供電且電流增加;開關(guān)元件開路時，電感電流不變，二極管VD1正向?qū)?，電感磁能轉(zhuǎn)換為電能供負載，同時電容C1兩端電壓即輸出電壓VOUT減小。

Boost型DC/DC變換器穩(wěn)壓機制：Boost型輸出電壓高于輸入電源電壓。電路由開關(guān)元件SW2、二極管VD2、電感L2、電容C2和電阻R2組成。開關(guān)元件導(dǎo)通時，輸入電壓給電感L2充電，電容C2向負載放電，輸出電壓減小;開關(guān)元件截止時，電感電壓極性轉(zhuǎn)變，二極管VD2導(dǎo)通，電感放電，輸入電壓與電感電壓疊加給電容C2充電，輸出電壓增加。

(二)線性穩(wěn)壓器(LDO)穩(wěn)壓原理

線性穩(wěn)壓器(LDO)由誤差放大器、功率調(diào)整管、基準(zhǔn)電路和電阻反饋網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成。誤差放大器、調(diào)整管和分壓電阻網(wǎng)絡(luò)形成調(diào)整輸出電壓的閉環(huán)電路。通過對其仿真分析，輸入端阻值變化影響穩(wěn)定性。在Vout低電平常，電阻R1、R2分壓，VFB與基準(zhǔn)電壓比較，誤差信號經(jīng)誤差放大器放大，驅(qū)動調(diào)整管柵極，轉(zhuǎn)變調(diào)整管電阻，進而轉(zhuǎn)變輸出電流和電壓。輸出電壓VOUT=VREFA~?R1R1+R2，當(dāng)VOUT

(三)反激式變換器穩(wěn)壓原理

反激式變換器基本電路中，開關(guān)管Q接通時，整流器VD1反向關(guān)斷，由輸出電容器供電，變壓器T1一次側(cè)電流達峰值;Q斷開時，線圈電壓倒置，輸出二極管VD1導(dǎo)通，一次側(cè)存儲能量傳輸至另一側(cè)給輸出電容器充電。因其兼具變壓器和電感器作用，無需輸出濾波器電感，在5-150W低成本絕緣電源中廣泛應(yīng)用。

二、DC/DC變換器調(diào)制方法對穩(wěn)壓電源的影響

(一)脈沖寬度調(diào)制(PWM)對穩(wěn)壓電源的作用

脈沖寬度調(diào)制(PWM)是可調(diào)整頻率掌握方式，通過轉(zhuǎn)變周期內(nèi)高、低電平占比或頻率，掌握開關(guān)管開關(guān)時間占比調(diào)整輸出電壓。在大范圍重載下，能保持較高轉(zhuǎn)換效率、良好負載變換跟蹤、高調(diào)整電壓線性度和低輸出電壓紋波，恒定工作頻率和噪聲頻譜便于濾波器電路設(shè)計。但負載電流較小時，開關(guān)頻率不變，開關(guān)損失比例增大，降低DC/DC變換器效率。

(二)脈沖頻率調(diào)制(PFM)對穩(wěn)壓電源的影響

脈沖頻率調(diào)制(PFM)固定工作周期，調(diào)整開關(guān)信號頻率。保持調(diào)制脈沖高電平常間不變，系統(tǒng)輸出電壓變化時，轉(zhuǎn)變脈沖低電平保持時間和頻率來調(diào)整輸出電壓。當(dāng)系統(tǒng)輸出電壓小于設(shè)定值，反饋電壓下降，PFM脈沖調(diào)制頻率提高，輸出電壓上升，反之則降低。PFM方式最大缺陷是切換頻率隨時變化，產(chǎn)生明顯電磁干擾，但低負荷時，切換頻率下降，切換損失削減，DC/DC變換器轉(zhuǎn)換效率提高。

三、直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計要點

(一)設(shè)計思路規(guī)劃

電源系統(tǒng)是產(chǎn)品關(guān)鍵，良好設(shè)計保障產(chǎn)品穩(wěn)定牢靠并通過認證測試。此直流穩(wěn)壓電源設(shè)計考慮多路同步輸出及負荷容量，電路具備相應(yīng)調(diào)整功能。市電或直流12V輸入時，熱敏電阻、壓敏電阻和肖特基二極管愛護電路。市電經(jīng)反激式開關(guān)電源降壓輸出直流12V，再經(jīng)LDO芯片78L05降壓輸出5V電壓。12V電壓經(jīng)兩個Buck降壓芯片分別輸出5V、3.3V，Buck5V電壓經(jīng)下一級LDO芯片降壓分別輸出2.5V、4V，通過Boost電路升壓成9V。

(二)主要器件選型

MP1584EN：集成高邊緣高電壓MOSFET的高頻降壓產(chǎn)品，有高電平整流器的整流場效應(yīng)管，實現(xiàn)高效率電流模式掌握。輸入電壓范圍大，內(nèi)置軟啟動和精確電流限制，輸出電流3A，適用于多種電壓下降場合，通過減小切換頻率提高功率轉(zhuǎn)換效率。

TPS54331D：28V、3A非同步降壓轉(zhuǎn)換器，集成低電平RDS高邊MOSFET。EN引腳內(nèi)部有上拉電流源，可通過外部電阻調(diào)整輸入電壓欠電壓鎖定。非開關(guān)和無負載時工作電流110μA，采納電流型掌握帶內(nèi)坡度補償，簡化外補償運算，阻抗分壓器設(shè)定輸入電壓滯后延遲。

ME2159AM6G：電流模式升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，PWM電路內(nèi)建0.18Ω功率MOSFET提高能量效率。誤差放大器非反向輸入端與0.6V精準(zhǔn)參考電壓及內(nèi)部軟啟動功能削減沖擊電流，掌握環(huán)路架構(gòu)為峰值電流模式掌握，增加斜率補償電路允許穩(wěn)定工作占空比大于50%。

RT9018A：高性能正電壓穩(wěn)壓閥，需低輸入電壓和低壓差，最高3V(峰值)。VIN低至1.4V，VDD工作電壓3V，輸出電壓可低至0.8V，具有超低壓差特性，適用于VOUT接近VIN的應(yīng)用。有使能引腳降低功耗關(guān)斷時耗散，供應(yīng)對線路、負載和電壓變化精彩調(diào)整性能及電源OK信號，多種內(nèi)部預(yù)設(shè)輸出并可通過外部電阻器調(diào)整。

HT7333-3：低功耗、高功率CMOS穩(wěn)壓器，輸入電壓高達30V，輸出電壓在2.1-5.0V固定，可與外部器件協(xié)作獵取可變電壓和電流。

(三)各種電壓設(shè)計細節(jié)

Buck電路中5V電壓依據(jù)芯片MP1584技術(shù)手冊計算公式：VOUT=R24R23+R24A~?0.8=23700124000+23700A~?0.8≈5V;Buck電路中3.3V電壓依據(jù)芯片TPS54113D技術(shù)手冊計算公式：VOUT=R15R14+R15A~?0.8=40202224000+40200A~?0.8≈3.3V;Boost電路中9V電壓依據(jù)芯片ME2159技術(shù)手冊計算公式：VOUT=R7R4+R6+R7A~?0.6=10000124000+16000+10000A~?0.6=9V。反激式開關(guān)模塊選擇長6.8cm、寬3.5cm，功率20W，輸出12V/2A，PCBA型模塊。DC/DC電源芯片5V輸出選MPS降壓芯片MP1584，3.3V輸出選TI降壓芯片TPS54331，9V升壓選MICRONE的ME2159。LDO電源芯片5V輸出選78L05，4V輸出選RT9018A，3.3V輸出選HT7333-3，2.5V輸出選AP2127K-ADJTRG1，1.8V輸出選ME6211C18M5G-N。壓敏電阻選471KD10，熱敏電阻用5D-9，還有雙向抑制二極管SMAJ16CA和肖特基二極管B340A。電路板走線實行圓角，市電引腳打孔防止短路，板子打孔降低阻抗、散熱。優(yōu)化電源線和地線，正反面敷銅，板子四角打定位孔。Buck5V用80m線寬布線輸出3A電流，Boost9V用60m線寬輸出1A電流，LDO電路普遍用40m線寬走線，使能按鈕用6m線寬。

四、直流穩(wěn)壓電源調(diào)試與測試

(一)Boost9V輸出電壓問題及解決

測試Boost9V電路時，先用萬用表檢查電路各點及電源與地是否短路，確認元器件參數(shù)。通電檢查芯片3號腳VFB是否為0.6V，若不是則可能芯片引腳損壞導(dǎo)致參數(shù)錯誤。更換ME2159AM6G芯片后，3號腳VFB顯示0.6V，輸出端口電壓9.1V，符合設(shè)計要求。

(二)Buck3.3V開關(guān)波形問題及解決

用示波器測試Buck3.3V電路開關(guān)波形，初始放在電感L2左端無波形，經(jīng)分析應(yīng)放在電感L2右端、電容C9左邊，此時示波器消失連續(xù)波形，調(diào)整旋鈕使波形在屏幕中間。

(三)電路調(diào)試性能測試結(jié)果

電路連接無誤后，負載儀選電流操作模式(CC)，依次接入電路板輸出端測試性能。該直流穩(wěn)壓電源可滿意不同負載電壓和電流要求，應(yīng)用廣泛。單個設(shè)備供電可斷開不用電壓，多個設(shè)備同時供電可啟動相應(yīng)電壓開關(guān)，操作平安便利，電源模塊體積小便于攜帶。

(四)輸出電壓測試結(jié)果

用負載儀測試各電路輸出電壓，空載、50%負載、滿載時各輸出電壓波動值在可控范圍，說明多輸出直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)模塊穩(wěn)定。如Buck5V/3A，空載4.9139V，50%負載4.9212V，滿載4.8121V;3.3V/3ABuck，空載3.2828V，50%負載3.2038V，滿載3.1568V等。

(五)開關(guān)波形測試結(jié)果

在Boost9V和Buck5V電路中，負載儀選電流操作模式(CC)檔，分別選擇不同電流檔位查看開關(guān)波形。結(jié)果顯示，設(shè)計的直流穩(wěn)壓電源開關(guān)電源模塊接入不同大小負載時，開關(guān)波形與芯片技術(shù)手冊相同，說明設(shè)計可行，能保證電路在不同負載下正常運行。

五、總結(jié)

2025年，直流穩(wěn)壓電源在行業(yè)技術(shù)進展中占據(jù)重要地位。通過對DC/DC變換器、線性穩(wěn)壓器和反激式變換器等穩(wěn)壓電源基本原理的深化剖析，以及對PWM、PFM等調(diào)制方法的討論，明確了其對穩(wěn)壓電源性能的影響。在電路設(shè)計上，從規(guī)劃思路到細心選型主要器件，再到細致設(shè)計各種電壓，都圍圍著打造高效、穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源綻開。經(jīng)過嚴格的調(diào)試與測試，解決了諸如Boost9V輸出電壓不穩(wěn)定、Buck3.3V開關(guān)波形不顯示等問題，最終驗證了該直流穩(wěn)壓電源具有體積小、多路輸出集成、能滿意不同負載對電壓和電流要求等優(yōu)點。操作平安、結(jié)構(gòu)簡潔且便于小型化應(yīng)用，輸出電壓穩(wěn)定牢靠精準(zhǔn)，帶負載力量強，是有用的電源供電電路，在將來電力電子設(shè)備進展中，其應(yīng)用前景將愈發(fā)寬闊。