在电源系列教程的第二部分中，我们讲解了如何测试和使用非稳压电源，并展示了非稳压电源在控制输出电压方面的局限性。如今，在第三部分中，我们将重点介绍线性稳压电源，分析串联稳压器和并联稳压器如何更好地控制电源输出。
线性稳压电源（Linear Regulator）是一种最基本的稳压电源类型，广泛应用于许多电子设备中。它通过调节通过电源的电流，以保持一个稳定的输出电压。相比于非稳压电源，线性稳压电源能够有效地维持输出电压在负载变化时的稳定性，因此，适用于需要精确电压控制的应用。
首先，线性稳压电源中的一个常见设计是Zener二极管稳压器。它由Zener二极管和电阻器组成，电阻器限制电流的流动，防止电流过大烧毁Zener二极管。Zener二极管的电压通常比较稳定，但由于其依赖负载电流和温度等因素，输出电压的稳定性较差。
这种稳压器的优点在于结构简单且成本低，但它的输出电压受到Zener二极管本身的电压、温度变化以及负载变化的影响。因此，这类稳压器适用于低功率的应用。
相比传统的Zener稳压器，TL431稳压器提供了更好的稳定性。TL431是一种集成电路（IC），常用于稳压电源中，尽管它的工作原理类似于Zener二极管，但其控制精度更高。TL431通过电阻分压电路和反馈控制来调整输出电压，从而实现稳压。
在此电路中，TL431 IC通过内部的晶体管和参考电压（Ref引脚）将输出电压调节到所需值。与传统的Zener二极管稳压器相比，TL431具有更高的精度和可调性，适用于一些需要调节输出电压的应用。
在进行实际测试时，我们使用了一个基于TL431的并联稳压电路，并连接了一个75Ω的负载电阻。通过观察输入和输出电压的变化，我们可以看到，即使在负载变化时，TL431依然能够维持相对平稳的输出电压。
例如，在负载为66mA时，输入电压可能略有下降，但输出电压依然保持在设定值。通过示波器观察波形，我们可以看到输出电压的波形非常平滑，表明TL431稳压器有效地减小了电源波动和噪声。
尽管TL431在负载下能够维持输出电压，但需要注意的是，这类并联稳压器的效率较低。因为TL431总是要消耗一定的电流，即使在没有负载的情况下，它仍然会消耗电流来维持稳定的输出电压。这意味着在低负载或无负载情况下，它的功率消耗相对较高，可能会浪费一定的能量。
与并联稳压器不同，串联稳压器（Series Regulator）将一个晶体管串联在输入和输出之间，通过调整电流来维持稳定的输出电压。串联稳压器比并联稳压器效率更高，因为它不需要额外的电流消耗来维持输出电压。
串联稳压器通过将电流流过晶体管来调节输出电压。常见的串联稳压器如LM317系列稳压器，通常配有反馈电路，通过电阻分压器来调整输出电压。LM317通过不断调整晶体管的工作状态，保持输出电压稳定。
LM317系列稳压器可以提供更多的输出电流，并且通常比并联稳压器更适合处理较大的负载。例如，在某些应用中，LM317能够提供1A以上的电流，而TL431则适用于较低功率的应用。
在实际应用中，我们使用了LM317稳压器来调整输出电压。在实验中，LM317能够有效地提供稳定的5V输出，并且在负载变化时，输出电压依然保持在设定值附近。
与并联稳压器相比，LM317的输出更为稳定，且其效率较高。在实际测试中，当使用LM317稳压器时，输出电压非常平稳，波纹和噪声得到了有效抑制。
虽然LM317稳压器在负载变化时能够保持稳定的输出电压，但需要注意的是，线性稳压器的功率损耗较大，尤其是在输入电压和输出电压之间的差异较大时。功率损耗等于输入电压与输出电压之差乘以负载电流。例如，当输入电压为12V，输出电压为5V时，差值为7V，负载电流为1A，那么功率损耗将为7W。为避免过热，线性稳压器需要配备散热器或风扇。
传统的串联稳压器，如LM317，存在较高的压降（dropout voltage），通常在2.5V左右。这意味着输入电压必须比输出电压高出至少2.5V才能保持稳定的输出。而低压差稳压器（LDO，Low Dropout Regulator）使用PNP晶体管或MOSFET，能够将输出电压控制得非常接近输入电压，从而在更低的输入电压下提供稳定的输出。
LDO稳压器特别适用于现代电子电路，例如低功耗设备或需要精确电压控制的设备。某些LDO稳压器的压降可低至几十毫伏，适用于对电压要求极为严格的场合。
例如，LTC3025是一款低压差稳压器，能够在非常低的输入电压下提供稳定的输出电压。在实际应用中，LDO能够显著减少功率损耗，并通过提高效率来减少热量生成。
我们在实验中使用了LDO稳压器，发现它能够在负载变化时稳定地维持输出电压，并且与传统的线性稳压器相比，LDO稳压器的温升较低。
通过本部分的学习，我们深入了解了线性稳压电源的工作原理及其应用，包括并联稳压器（如TL431）和串联稳压器（如LM317）。虽然线性稳压器能够提供稳定的输出电压，但它们的效率较低，且功率损耗较大，因此在高负载情况下可能需要额外的散热措施。
低压差线性稳压器（LDO）在现代电子设备中越来越常见，因为它们能够在较低的输入电压下提供稳定的输出电压，并且具有较低的功率损耗。
在下一部分的教程中，我们将探讨开关电源，并了解如何使用降压（Buck）和升压（Boost）转换器来调节输出电压。敬请期待！
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