穩壓器（Voltage regulator）是使輸出電壓穩定的設備。穩壓器由調壓電路、控制電路、及伺服電機等組成。當電網電壓出現波動或輸入電壓、負載變化時，控制電路進行取樣、比較、放大，自動糾正電路啟動使內部繼電器動作，然后驅動伺服電機轉動，使調壓器碳刷的位置改變，通過自動調整線圈匝數比，從而保持輸出電壓的穩定。
穩壓器根據其交直流特性可以分為交流穩壓器和直流穩壓器，按照其功能也可以分為電子型、自動型等。
二十世紀初，就有鐵磁穩壓器以及相應的技術文獻，電子管問世不久，就有人設計了電子管直流穩壓器。
伴隨著半導體、人工智能的快速發展，穩壓器在電力系統、電子設備中有著廣泛的應用。
歷史
十九世紀托馬斯·愛迪生發明電燈時，就曾考慮過穩壓器，到二十世紀初，就有鐵磁穩壓器以及相應的技術文獻，電子管問世不久，就有人設計了電子管直流穩壓器。
20世紀40年代后期，電子器件與磁飽和元件相結合，構成了電子控制的磁飽和交流穩壓器。
20世紀50年代，晶體管的誕生使晶體管串聯調整穩壓電源成了直流穩壓電源的中心。科研人員對穩壓電源技術做了新的總結，使開關電源，可控硅電源得到快速發展，與此同時，集成穩壓器也不斷發展。
20世紀80年代中期，電子調控的有觸點補償式交流穩壓器出現。
20世紀90年代后，通過使用微控制器、IGBT、可控硅（SCR）等器件實現穩壓器的開關化和無觸點控制進而來提高穩壓精度，增大功率，響應時間和效率，同時利用現代信息技術，將通信模塊集成到穩壓器當中，實現網絡化、智能化控制。
進入21世紀之后，可以保證電源裝置可精密控制并可靠運行，使用晶閘管等電力半導體器件的無觸點穩壓器出現，無觸點穩壓器在電力系統中的工作可靠性不斷提高，以及用戶對產品認識的不斷深入，已經成為業內的研究熱門。
主要構造
變壓器
變壓器的基本原理是利用線圈中的互感作用。當主線圈中通過交流電流時，會在副線圈中產生感應電動勢，并隨之產生變化的電流。兩個線圈通過鐵芯進行耦合，使得能量可以傳遞。
根據變壓器的轉換比，即主副線圈的匝數比，變壓器可以將輸入的交流電壓進行升壓或降壓轉換。當主線圈的匝數大于副線圈時，可以實現升壓轉換；當主線圈的匝數小于副線圈時，可以實現降壓轉換。
變壓器參數包括以下方面：初級繞組漏磁出現的漏感、初級繞組除漏磁通外的自感、次級繞組電流電阻、次級繞組漏磁通的漏感等，等效電路中一般對次級參數進行變化，把次級的轉換成初級的，發揮的是變壓器的阻抗變化功能。針對低頻變壓器，可以適當忽略漏感的影響，然而如果頻率增加，漏感的影響也變大。
變壓器的結構具體包括磁芯、線圈及BOBBIN三個部分，其中磁芯是變壓器的基礎結構，由磁芯構成磁路，發揮決定性的功能與作用，線圈組成電路部分，也是最為基礎的部分，包括諸多繞組。一般來說，一個變壓器包括不少于二個繞組，且相互之間是絕緣的。
整流器
整流器有將交流轉化為直流的作用。它的主要功能是將交流電源的電流流向改為單向流動，消除電流的反向流動，從而得到穩定的DC電源。根據整流器的工作原理，可以將其分為單相整流器、三相整流器，單相整流器使用單相交流電源作為輸入，通常由一組二極管組成。這些二極管通過將電流流向只允許通過的方向，將輸入交流電轉換為直流電。三相整流器：一種利用三相電源進行整流的設備。它通常由一組三相整流橋組成，每個整流橋由3個二極管或可控硅組成。通過合理控制整流橋電路中二極管或可控硅的導通和截止，將輸入的三相交流電轉換為直流電。
濾波器
濾波器是一種用于濾除電信號中的特定頻率成分的電子設備。它將輸入信號中的某些頻率范圍內的成分濾除或衰減，從而實現對信號的濾波和處理。
濾波器的基本構成包括電容、電感、電阻等元件。電容器能夠通過對電荷的蓄積和釋放來實現濾波作用，電感器則利用電磁感應現象來阻礙或放行特定頻率的信號，而電阻則對信號的流動進行阻礙。
穩壓電路
穩壓電路又叫集成穩壓器，是指輸入電壓或負荷發生變化時，能使輸出電壓保持不變的集成電路。電壓調節器是穩壓器的核心部分，可以根據輸入電壓和反饋信號來控制輸出電壓的穩定性和精度。現在國際上的集成穩壓器已有數百多個品種．常見的有三端固定式集成穩壓器、三端可調式集成穩壓器、多端可調式集成穩壓器和開關式集成穩壓器等。
穩壓器的基本工作原理是通過對輸入電壓進行采樣和反饋控制，實現對輸出電壓的穩定調節。一般來說，穩壓器由電壓調節器和反饋控制電路組成。
反饋控制電路檢測輸出電壓，并將差異信號反饋給電壓調節器，以調整輸入電壓來保持輸出電壓穩定。反饋控制電路的設計和性能對于穩壓器的穩定性和響應速度具有重要作用。
工作原理
穩壓器是一種能自動調整輸出電壓的供電電路或供電設備，其作用是將波動較大和達不到電器設備要求的電源電壓穩定在它的設定值范圍內，使各種電路或電器設備能在額定工作電壓下正常工作。取樣電路對穩壓器的輸出電壓進行檢測，將輸出電壓變化按一定比例傳送到控制電路。控制電路將取樣信號與基準電壓進行比較，產生誤差調整信號，經整形放大后送到驅動控制，輸出電壓升高時，產生電壓降低控制信號，驅動控制電路通過電壓調節控制將輸出電壓降低。輸出電壓降低時則相反控制。驅動控制電路是將誤差調整信號進行功率放大后，控制電壓調節電路，從而使輸出電壓保持穩定，構成閉環負反饋。輸出保護則常采用繼電器、接觸器、熔斷保險等元件，實現開機延時，過流、過壓等保護功能。顯示電路是將工作、保護等信息通過顯示器顯示出來，便于監視運行狀況。
穩壓電源的基本工作原理見下圖所示，其基本原理是：U0=Ui+U其中U0表示穩壓器輸出電壓、Ui表示穩壓器輸入電壓、U 表示穩壓器的補償電壓，當輸入電壓增加Δ的時候，補償電壓U也將相應改變ΔU，并且要滿足ΔU=-Δ使得輸出電壓保持不變。其穩壓原理是：控制系統檢測到輸出電壓發生變化時，根據補償算法控制電機M轉動的速度，進而帶動補償變壓器TV上的電刷組滑動來改變補償變壓器的極性和次級電感線圈間的電壓大小，從而實現輸出電壓的穩定。
分類
交流穩壓器
交流穩壓器是一種用來將交流電源的電壓穩定在設定值的穩壓裝置。它可以提供穩定的交流電源，用于供電各種設備和電路。交流穩壓器的工作原理與直流穩壓器有所不同，交流穩壓器使用變壓器和電子元件來實現穩定輸出電壓。交流穩壓器可根據需求和特定設計，采用不同的控制策略和技術，如磁控管（Thyristor）控制、晶閘管（SCR）控制、繼電器控制等。
電子型
交流電子穩壓器結構形式多種多樣，總的來說，共有以下四類：(1)電磁穩壓器；(2)電動控制穩壓器；(3)患聯負反饋式穩壓器；(4)通過控制繼電器切換調壓器抽頭形式的穩壓器。整個電路主要由電流過零檢測、采樣比較、邏輯控制和可控硅觸發器四個部分組成。
自動型
自動交流穩壓器由于其可靠性，成本等等原因，一般采用雙向可控硅作補償變壓器的一次繞組的開關元件，去掉自藕調壓變壓器，通過單片機實現實時控制雙向可控硅的開關狀態，從而控制補償變壓器的補償與否，以達到穩壓目的的一種新型穩壓電源。自動型穩壓器控制采集電壓信號時，需要采樣器將連續信號轉化為離散信號，自動電壓控制保持器將離散控制信號轉化為連續信號。
直流穩壓器
直流穩壓器是一種將交流電壓轉換成穩定輸出的直流電壓的裝置，需要經過變壓、整流、濾波、穩壓這四個環節才能完成。因此，直流穩壓電源由變壓(即電源變壓器)、整流電路、濾波電路、以及穩壓電路這四個部分組成。由于實際過程中外界環境的多變性，需要再添加一級穩壓電路，以保證直流輸出電壓的穩定輸出，設計可以采用集成穩壓器。在設計小功率穩壓電源時，一般選用三端穩壓器。
線性穩壓器
線性穩壓器利用了由高增益運放控制的有源導通器件，例如BJT或MOSFET。它對內部參考電壓和采樣輸出電壓進行比較，然后調節導通器件的電阻將誤差降至零，從而保持恒定的輸出電壓。常用的線性穩壓器叫做LDO即Low Dropout Regulator，顧名思義就是低壓差線性穩壓器。其中低壓差表現在輸入與輸出電壓之間的電壓差可以實現很低，這在提高電源轉化效率方面起到關鍵作用，線性表現在穩壓器的輸出量在時域中是連續的。從本質上來看，LDO是屬于恒定電源的，在電路正常工作過程中，電路本身可以看成是一個隨負載變化而變化的電阻，從而時刻調節分壓比例，實現穩定的電壓輸出。
開關穩壓器
開關穩壓器是一種常見的電源調節器件，可以將不穩定的輸入電壓轉換為穩定的輸出電壓。相比于線性穩壓器，開關穩壓器具有許多優勢，包括高效性、較低的功耗、較小的體積和較好的散熱性能，開關穩壓器的輸出電壓可以比輸入電壓高（升壓型）、低（降壓型）或同時兼具升壓和降壓功能（升降壓型）。其工作原理是通過開關電路進行周期性的開關操作，通過儲能和能量轉換來實現穩壓功能。
常見的DC-DC電源就是開關型穩壓器，它的主要工作方式是通過不斷地進行開關操作，將輸入直流電壓與LC濾波器之間的能量按照所需比例輸入到濾波器中，經過濾波處理得到所需的電壓。這種工作方式的目的是實現對輸入和輸出的實時監控，并根據反饋環路的采樣結果以及電路內部的處理來決定開關功率管的開啟和閉合時間，從而完成一次開關動作。
由于外界輸入電壓和變換器的負載都處于不斷變化的狀態，因此在進行開關動作時，首先由開關電源的反饋環路對輸入和輸出進行采樣。根據采樣結果以及開關電源的拓撲形式，最終確定開關功率管的開啟和閉合時間，完成一次開關動作。通過這種實時監控和調整的方式，DC-DC電源能夠對輸入和輸出進行穩定的控制。
DC-DC電源的拓撲形式有很多種，常見的包括降壓型（Buck）、升壓型（Boost）、升降壓型（Buck-Boost）等。不同拓撲形式適用于不同的應用場景，可以根據實際需求選擇合適的拓撲形式。
性能指標
負載調節率
穩壓電源的負載調節率是指在負載變化時，電源輸出電壓的變化范圍。一般來說，電源的負載調節率越小，說明電源在負載變化時輸出電壓的穩定性越好。負載調節率通常用百分比來表示。
負載調節率受到電源設計、電路穩定性等因素的影響。較好的穩壓電源通常具有較小的負載調節率，能夠在負載變化時保持輸出穩定，不會對負載產生過大的影響。
輸出電壓的溫度系數
輸出電壓的溫度系數（溫度 Coefficient of Output 電壓）是穩壓電源輸出電壓隨溫度變化的程度。它衡量了輸出電壓在不同溫度下的穩定性。輸出電壓的溫度系數通常用百分比/攝氏度來表示。例如，一個電源的輸出電壓溫度系數為0.02%/℃，意味著當溫度上升1℃時，輸出電壓會增加或減少0.02%。
溫度系數的大小正負取決于電源設計和技術實現。一般來說，較小的溫度系數表示電源輸出電壓對溫度變化的響應較小，更穩定。較好的穩壓電源通常具有較小的溫度系數，可以在不同溫度環境下提供穩定的輸出電壓。
電壓調節器的初始精度
電壓調節器的初始精度是指在工作的初始階段，輸出電壓與設定電壓之間的偏差或誤差范圍。初始精度通常用百分比來表示。比如有些LDO可以做到±0.5%的初始精度，對于一些對電壓精度要求較高的應用，如精密儀器、通信設備等，選擇具有較小初始精度的電壓調節器非常重要。而對于一些一般應用，初始精度較大的電壓調節器也可以滿足要求。
壓差
穩壓器的壓差是指輸入電壓和輸出電壓之間的差值，就是它能夠穩定輸出的最小可容忍輸入電壓和輸出電壓之間的差異。例如，一個LDO穩壓器具有1V的輸出電壓，且具有壓差為0.2V。這意味著在滿足穩定輸出的情況下，該LDO穩壓器需要至少3.2V的輸入電壓。
浪涌電流
浪涌電流（Surge current），是指在電路中出現非常短暫的電流峰值或突變。它通常是由于電源啟動、設備開關、過電壓等原因引起的瞬時電流增加。浪涌電流可以對電路和電子設備造成損壞或干擾。當電流突然增加時，可能導致過載，使電路元件超過其額定電流能力，導致短路、燒毀等問題，耐浪涌電流也是評估穩壓器的重要參數。
絕對最大額定值
穩壓器的絕對最大額定值是指穩壓器在正常工作條件下能夠承受的最大的電壓、電流、功率等參數值。超過這些額定值可能導致穩壓器的損壞、故障或不可逆轉的問題。絕對最大額定值主要包括以下幾個重要參數：
瞬態響應
瞬態響應是指在負載或輸入電壓發生瞬時變化時，穩壓器輸出電壓能夠快速、恢復穩定的能力。瞬態響應是評估穩壓器性能的重要指標之一。穩壓器的瞬態響應與其內部控制回路和輸出電壓調節電路的性能有關。較好的穩壓器通常具有快速響應、小的峰值偏差和超調響應。
當負載或輸入電壓發生瞬時變化時，穩壓器需要迅速調整以穩定輸出電壓，以保持電路或設備的正常工作。瞬態響應包括負載瞬態和線瞬態響應，主要是由LDO環路的直流增益、單位增益帶寬，輸出負載電容等多種因素決定的’負載調整率和線性調整率則是衡量瞬態性能的重要參數。
穩壓器實例介紹
以日本NF電源DP的G系列和K系列穩壓器為例，它的主要參數見下表：
帶載能力
輸出模式:?
輸出電壓、頻率
應用
穩壓器在電力系統中，可以通過調節電壓的大小，將電網電壓維持在一定的范圍內，保證電網電壓穩定。可以通過調節穩壓器的輸出電壓，即實現調壓穩壓的目的，從而保證用戶設備的電壓穩定，避免電壓波動對設備的影響。此外，還可以通過控制發電機輸出電壓的大小和波動范圍，調節電力系統中的電壓，從而保證電網的穩定。穩壓器可以用于輸電線路中的損耗補償，可以通過補償損耗電壓來保證電網電壓的穩定。
穩壓器在電子設備中也有著廣泛的應用，電子設備對電源的要求非常高，一旦電壓波動就可能會對設備造成損壞或降低工作效率，甚至影響設備的壽命。穩壓器可以通過控制電壓大小，保證提供的電源電壓始終穩定，從而確保設備正常運行。穩壓器可以通過濾波電路降低這些干擾信號的幅度，提高設備的穩定性和可靠性。此外，穩壓器還可以通過切換電壓來實現電子設備間的電壓調節和切換。例如，不同的設備需要不同的電壓，穩壓器可以通過調整輸出電壓來適應這些需求。
工業生產線和設備在生產過程中，電力供應的穩定性對生產設備的運行至關重要。穩壓器可以保持供電電壓的穩定性，避免電網電壓波動對工業設備產生影響，保障生產線的正常運行。
許多醫療設備對電力的穩定性要求非常高，如心臟監護儀、呼吸機等。通過穩壓器的應用，醫療設備可以獲得穩定可靠的電力供應，保障設備的正常運行，提高醫療診斷和治療的準確性和可靠性，確保患者的安全和健康。
發展趨勢
小型化
隨著電子設備的小型化、輕量化需求不斷增加，穩壓器也趨向于小型化。封裝技術的進步和器件的集成化可以實現更小體積的穩壓器設計，以滿足空間有限和體積要求嚴格的應用場景。
集成化
由于自動控制技術的飛速進步，技術間比較影響進而產生新技術，以及技術協作通過相關的平臺，讓自動控制設計功能可以得到豐富的發展。除此之外，電氣設備集成程度同樣在完善，事實上相應的操作經驗得到長期的積累，推動了自動控制設計框架更好、更穩定的發展。
智能化
隨著新材料、新工藝的不斷涌現，穩壓器也不斷引入新的技術，如利用功率半導體器件的進步、混合集成電路、數字控制技術、無線充電技術等。這些技術的應用可以實現更高效、功能更強大、更智能的穩壓器。
穩定化
未來的穩壓器，除了能極其快速地自動穩壓之外，還能非常有效地隔離和衰減各種電磁干擾。比如，利用超級隔離器(帶有三重屏蔽的隔離變壓器)的初級繞組有若干抽頭，由可控硅零電流開關進行快速自動切換保持穩壓，由超級隔離器及其它濾波措施對各種干擾進行衰減。
主要制造商
NF CORPORATION：是一家日本電子設備生產廠家，成立于1959年代初，總部位于日本東京。該公司專注于開發和生產高精度測試和測量設備，以及相關的軟件和系統解決方案。其中，穩壓器是該公司的主要產品之一。NF CORPORATION的穩壓器產品系列主要包括：標準型穩壓器、快速型穩壓器、精密型穩壓器、高分辨率穩壓器等。
TDK：是一家日本的電子元器件制造商，旗下生產的電源穩壓器，主要用于電子設備的電源保護、電源管理和電源控制。
杭州德力西集團有限公司（DELIXI）：1991年06月26日成立于中國，經營范圍包括一般經營項目：配電開關控制設備、低壓電器、高壓電器、高低壓成套電氣(設備)，生產的穩壓器主要用于各種電子設備、測量儀表、通訊設備等的電源供應。
正泰電器（CHNT）：始創于1984年，是中國的智慧能源系統解決方案提供商，正泰穩壓器適用于工業、農業、建筑、交通、樓宇、激光等領域需要穩壓的各類場合，可為數控加工設備、激光設備、生產線、電梯、樓宇配電、空調等負載提供電源。
參考資料 >
DP-G 系列 / DP 系列 Type K.NF電源穩壓器官網.2023-06-19
NF會社概要.穩壓器廠家信息.2023-06-19
TDK交流電源穩壓器.新品速遞——Genesys+?系列.2023-06-19
發現德力西電氣.穩壓器系列.2023-06-19
低壓電器產品設備.正泰.2023-06-19