在2025年，穩壓電源行業技術持續發展，直流穩壓電源作為其中關鍵部分，廣泛應用於各類電子設備。隨著科技進步，電子設備集成化程度不斷提高，對穩壓電源的性能、集成度和續航能力等提出了更高要求。如何設計出高效、穩定且適配多種設備的直流穩壓電源，成為行業關注焦點。

  一、穩壓電源基本原理解析

  (一)DC/DC 變換器穩壓原理

  DC/DC 變換器是常見的開關穩壓電源類型，由功率級和反饋級構成。《2025-2030年全球及中國穩壓電源行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，反饋控制系統涵蓋功率放大器、控制電路與保護電路，功率放大器為核心。功率級包含開關管、二極體、電感及電容器。其通過反饋控制級檢測輸出電平，利用對開關管的負反饋實現穩壓。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 變換器穩壓機制：Buck 型輸出電壓低於輸入電源電壓。電路由開關元件 SW1、二極體VD1、電感L1、濾波器C1和電阻R1組成。開關元件導通時，二極體VD1反向關斷，電感L1電流給負載供電且電流增加;開關元件開路時，電感電流不變，二極體VD1正嚮導通，電感磁能轉換為電能供負載，同時電容C1兩端電壓即輸出電壓VOUT減小。

  Boost 型 DC/DC 變換器穩壓機制：Boost 型輸出電壓高於輸入電源電壓。電路由開關元件SW2、二極體VD2、電感L2、電容C2和電阻R2組成。開關元件導通時，輸入電壓給電感L2充電，電容C2向負載放電，輸出電壓減小;開關元件截止時，電感電壓極性改變，二極體VD2導通，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)線性穩壓器(LDO)穩壓原理

  線性穩壓器(LDO)由誤差放大器、功率調整管、基準電路和電阻反饋網絡等構成。誤差放大器、調整管和分壓電阻網絡形成調整輸出電壓的閉環電路。通過對其仿真分析，輸入端阻值變化影響穩定性。在Vout低電平時，電阻R1、R2分壓，VFB與基準電壓比較，誤差信號經誤差放大器放大，驅動調節管柵極，改變調節管電阻，進而改變輸出電流和電壓。輸出電壓VOUT=VREFA~—R1R1+R2，當VOUT

  (三)反激式變換器穩壓原理

  反激式變換器基本電路中，開關管 Q 接通時，整流器VD1反向關斷，由輸出電容器供電，變壓器T1一次側電流達峰值;Q 斷開時，線圈電壓倒置，輸出二極體VD1導通，一次側存儲能量傳輸至另一側給輸出電容器充電。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用。

  二、DC/DC 變換器調製方法對穩壓電源的影響

  (一)脈衝寬度調製(PWM)對穩壓電源的作用

  脈衝寬度調製(PWM)是可調節頻率控制方式，通過改變周期內高、低電平占比或頻率，控制開關管開關時間占比調節輸出電壓。在大範圍重載下，能保持較高轉換效率、良好負載變換跟蹤、高調節電壓線性度和低輸出電壓紋波，恆定工作頻率和噪聲頻譜便於濾波器電路設計。但負載電流較小時，開關頻率不變，開關損失比例增大，降低 DC/DC 變換器效率。

  (二)脈衝頻率調製(PFM)對穩壓電源的影響

  脈衝頻率調製(PFM)固定工作周期，調節開關信號頻率。保持調製脈衝高電平時間不變，系統輸出電壓變化時，改變脈衝低電平保持時間和頻率來調整輸出電壓。當系統輸出電壓小於設定值，反饋電壓下降，PFM 脈衝調製頻率提高，輸出電壓升高，反之則降低。PFM 方式最大缺陷是切換頻率隨時變化，產生明顯電磁干擾，但低負荷時，切換頻率下降，切換損失減少，DC/DC 變換器轉換效率提高。

  三、直流穩壓電源電路設計要點

  (一)設計思路規劃

  電源系統是產品關鍵，良好設計保障產品穩定可靠並通過認證測試。此直流穩壓電源設計考慮多路同步輸出及負荷容量，電路具備相應調整功能。市電或直流 12V 輸入時，熱敏電阻、壓敏電阻和肖特基二極體保護電路。市電經反激式開關電源降壓輸出直流 12V，再經 LDO 晶片 78L05 降壓輸出 5V 電壓。12V 電壓經兩個 Buck 降壓晶片分別輸出 5V、3.3V，Buck 5V 電壓經下一級 LDO 晶片降壓分別輸出 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 的高頻降壓產品，有高電平整流器的整流場效應管，實現高效率電流模式控制。輸入電壓範圍大，內置軟啟動和精確電流限制，輸出電流 3A，適用於多種電壓下降場合，通過減小切換頻率提高功率轉換效率。

  TPS54331D：28V、3A 非同步降壓轉換器，集成低電平 RDS 高邊 MOSFET。EN 引腳內部有上拉電流源，可通過外部電阻調節輸入電壓欠電壓鎖定。非開關和無負載時工作電流 110μA，採用電流型控制帶內坡度補償，簡化外補償運算，阻抗分壓器設定輸入電壓滯後延遲。

  ME2159AM6G：電流模式升壓型 DC/DC 轉換器，PWM 電路內建 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 精準參考電壓及內部軟啟動功能減少衝擊電流，控制環路架構為峰值電流模式控制，增加斜率補償電路允許穩定工作占空比大於 50%。

  RT9018A：高性能正電壓穩壓閥，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，適用於VOUT接近VIN的應用。有使能引腳降低功耗關斷時耗散，提供對線路、負載和電壓變化出色調節性能及電源 OK 信號，多種內部預設輸出並可通過外部電阻器調節。

  HT7333 - 3：低功耗、高功率 CMOS 穩壓器，輸入電壓高達 30V，輸出電壓在 2.1 - 5.0V 固定，可與外部器件配合獲取可變電壓和電流。

  (三)各種電壓設計細節

  Buck 電路中 5V 電壓根據晶片 MP1584 技術手冊計算公式：VOUT=R24R23+R24A~—0.8=23700124000+23700A~—0.8≈5V;Buck 電路中 3.3V 電壓根據晶片 TPS54113D 技術手冊計算公式：VOUT=R15R14+R15A~—0.8=40200124000+40200A~—0.8≈3.3V;Boost 電路中 9V 電壓根據晶片 ME2159 技術手冊計算公式：VOUT=R7R4+R6+R7A~—0.6=10000124000+16000+10000A~—0.6=9V。反激式開關模塊選擇長 6.8cm、寬 3.5cm，功率 20W，輸出 12V/2A，PCBA 型模塊。DC/DC 電源晶片 5V 輸出選 MPS 降壓晶片 MP1584，3.3V 輸出選 TI 降壓晶片 TPS54331，9V 升壓選 MICRONE 的 ME2159。LDO 電源晶片 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，還有雙向抑制二極體 SMAJ16CA 和肖特基二極體 B340A。電路板走線採取圓角，市電引腳打孔防止短路，板子打孔降低阻抗、散熱。優化電源線和地線，正反面敷銅，板子四角打定位孔。Buck 5V 用 80m 線寬布線輸出 3A 電流，Boost 9V 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、直流穩壓電源調試與測試

  (一)Boost 9V 輸出電壓問題及解決

  測試 Boost 9V 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。通電檢查晶片 3 號腳VFB是否為 0.6V，若不是則可能晶片引腳損壞導致參數錯誤。更換 ME2159AM6G 晶片後，3 號腳VFB顯示 0.6V，輸出埠電壓 9.1V，符合設計要求。

  (二)Buck 3.3V 開關波形問題及解決

  用示波器測試 Buck 3.3V 電路開關波形，初始放在電感L2左端無波形，經分析應放在電感L2右端、電容C9左邊，此時示波器出現連續波形，調節旋鈕使波形在螢幕中間。

  (三)電路調試性能測試結果

  電路連接無誤後，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。該直流穩壓電源可滿足不同負載電壓和電流要求，應用廣泛。單個設備供電可斷開不用電壓，多個設備同時供電可啟動相應電壓開關，操作安全方便，電源模塊體積小便於攜帶。

  (四)輸出電壓測試結果

  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範圍，說明多輸出直流穩壓電源系統模塊穩定。如 Buck 5V/3A，空載 4.9139V，50% 負載 4.9212V，滿載 4.8121V;3.3V/3A Buck，空載 3.2828V，50% 負載 3.2038V，滿載 3.1568V 等。

  (五)開關波形測試結果

  在 Boost 9V 和 Buck 5V 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波形。結果顯示，設計的直流穩壓電源開關電源模塊接入不同大小負載時，開關波形與晶片技術手冊相同，說明設計可行，能保證電路在不同負載下正常運行。

  五、總結

  2025年，直流穩壓電源在行業技術發展中占據重要地位。通過對DC/DC 變換器、線性穩壓器和反激式變換器等穩壓電源基本原理的深入剖析，以及對 PWM、PFM 等調製方法的研究，明確了其對穩壓電源性能的影響。在電路設計上，從規劃思路到精心選型主要器件，再到細緻設計各種電壓，都圍繞著打造高效、穩定的直流穩壓電源展開。經過嚴格的調試與測試，解決了諸如 Boost 9V 輸出電壓不穩定、Buck 3.3V 開關波形不顯示等問題，最終驗證了該直流穩壓電源具有體積小、多路輸出集成、能滿足不同負載對電壓和電流要求等優點。操作安全、結構簡單且便於小型化應用，輸出電壓穩定可靠精準，帶負載能力強，是實用的電源供電電路，在未來電力電子設備發展中，其應用前景將愈發廣闊。