在2025年，稳压电源行业技术持续发展，直流稳压电源作为其中关键部分，广泛应用于各类电子设备。随着科技进步，电子设备集成化程度不断提高，对稳压电源的性能、集成度和续航能力等提出了更高要求。如何设计出高效、稳定且适配多种设备的直流稳压电源，成为行业关注焦点。

  一、稳压电源基本原理解析

  (一)DC/DC 变换器稳压原理

  DC/DC 变换器是常见的开关稳压电源类型，由功率级和反馈级构成。《2025-2030年全球及中国稳压电源行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，反馈控制系统涵盖功率放大器、控制电路与保护电路，功率放大器为核心。功率级包含开关管、二极管、电感及电容器。其通过反馈控制级检测输出电平，利用对开关管的负反馈实现稳压。DC/DC 变换器分为降压型(Buck)、升压型(Boost)和升降压型(Buck - Boost)。

  Buck 型 DC/DC 变换器稳压机制：Buck 型输出电压低于输入电源电压。电路由开关元件 SW1、二极管VD1、电感L1、滤波器C1和电阻R1组成。开关元件导通时，二极管VD1反向关断，电感L1电流给负载供电且电流增加;开关元件开路时，电感电流不变，二极管VD1正向导通，电感磁能转换为电能供负载，同时电容C1两端电压即输出电压VOUT减小。

  Boost 型 DC/DC 变换器稳压机制：Boost 型输出电压高于输入电源电压。电路由开关元件SW2、二极管VD2、电感L2、电容C2和电阻R2组成。开关元件导通时，输入电压给电感L2充电，电容C2向负载放电，输出电压减小;开关元件截止时，电感电压极性改变，二极管VD2导通，电感放电，输入电压与电感电压叠加给电容C2充电，输出电压增加。

  (二)线性稳压器(LDO)稳压原理

  线性稳压器(LDO)由误差放大器、功率调整管、基准电路和电阻反馈网络等构成。误差放大器、调整管和分压电阻网络形成调整输出电压的闭环电路。通过对其仿真分析，输入端阻值变化影响稳定性。在Vout低电平时，电阻R1、R2分压，VFB与基准电压比较，误差信号经误差放大器放大，驱动调节管栅极，改变调节管电阻，进而改变输出电流和电压。输出电压VOUT=VREFA~—R1R1+R2，当VOUT

  (三)反激式变换器稳压原理

  反激式变换器基本电路中，开关管 Q 接通时，整流器VD1反向关断，由输出电容器供电，变压器T1一次侧电流达峰值;Q 断开时，线圈电压倒置，输出二极管VD1导通，一次侧存储能量传输至另一侧给输出电容器充电。因其兼具变压器和电感器作用，无需输出滤波器电感，在 5 - 150W 低成本绝缘电源中广泛应用。

  二、DC/DC 变换器调制方法对稳压电源的影响

  (一)脉冲宽度调制(PWM)对稳压电源的作用

  脉冲宽度调制(PWM)是可调节频率控制方式，通过改变周期内高、低电平占比或频率，控制开关管开关时间占比调节输出电压。在大范围重载下，能保持较高转换效率、良好负载变换跟踪、高调节电压线性度和低输出电压纹波，恒定工作频率和噪声频谱便于滤波器电路设计。但负载电流较小时，开关频率不变，开关损失比例增大，降低 DC/DC 变换器效率。

  (二)脉冲频率调制(PFM)对稳压电源的影响

  脉冲频率调制(PFM)固定工作周期，调节开关信号频率。保持调制脉冲高电平时间不变，系统输出电压变化时，改变脉冲低电平保持时间和频率来调整输出电压。当系统输出电压小于设定值，反馈电压下降，PFM 脉冲调制频率提高，输出电压升高，反之则降低。PFM 方式最大缺陷是切换频率随时变化，产生明显电磁干扰，但低负荷时，切换频率下降，切换损失减少，DC/DC 变换器转换效率提高。

  三、直流稳压电源电路设计要点

  (一)设计思路规划

  电源系统是产品关键，良好设计保障产品稳定可靠并通过认证测试。此直流稳压电源设计考虑多路同步输出及负荷容量，电路具备相应调整功能。市电或直流 12V 输入时，热敏电阻、压敏电阻和肖特基二极管保护电路。市电经反激式开关电源降压输出直流 12V，再经 LDO 芯片 78L05 降压输出 5V 电压。12V 电压经两个 Buck 降压芯片分别输出 5V、3.3V，Buck 5V 电压经下一级 LDO 芯片降压分别输出 2.5V、4V，通过 Boost 电路升压成 9V。

  (二)主要器件选型

  MP1584EN：集成高边缘高电压 MOSFET 的高频降压产品，有高电平整流器的整流场效应管，实现高效率电流模式控制。输入电压范围大，内置软启动和精确电流限制，输出电流 3A，适用于多种电压下降场合，通过减小切换频率提高功率转换效率。

  TPS54331D：28V、3A 非同步降压转换器，集成低电平 RDS 高边 MOSFET。EN 引脚内部有上拉电流源，可通过外部电阻调节输入电压欠电压锁定。非开关和无负载时工作电流 110μA，采用电流型控制带内坡度补偿，简化外补偿运算，阻抗分压器设定输入电压滞后延迟。

  ME2159AM6G：电流模式升压型 DC/DC 转换器，PWM 电路内建 0.18Ω 功率 MOSFET 提高能量效率。误差放大器非反向输入端与 0.6V 精准参考电压及内部软启动功能减少冲击电流，控制环路架构为峰值电流模式控制，增加斜率补偿电路允许稳定工作占空比大于 50%。

  RT9018A：高性能正电压稳压阀，需低输入电压和低压差，最高 3V(峰值)。VIN低至 1.4V，VDD工作电压 3V，输出电压可低至 0.8V，具有超低压差特性，适用于VOUT接近VIN的应用。有使能引脚降低功耗关断时耗散，提供对线路、负载和电压变化出色调节性能及电源 OK 信号，多种内部预设输出并可通过外部电阻器调节。

  HT7333 - 3：低功耗、高功率 CMOS 稳压器，输入电压高达 30V，输出电压在 2.1 - 5.0V 固定，可与外部器件配合获取可变电压和电流。

  (三)各种电压设计细节

  Buck 电路中 5V 电压根据芯片 MP1584 技术手册计算公式：VOUT=R24R23+R24A~—0.8=23700124000+23700A~—0.8≈5V;Buck 电路中 3.3V 电压根据芯片 TPS54113D 技术手册计算公式：VOUT=R15R14+R15A~—0.8=40200124000+40200A~—0.8≈3.3V;Boost 电路中 9V 电压根据芯片 ME2159 技术手册计算公式：VOUT=R7R4+R6+R7A~—0.6=10000124000+16000+10000A~—0.6=9V。反激式开关模块选择长 6.8cm、宽 3.5cm，功率 20W，输出 12V/2A，PCBA 型模块。DC/DC 电源芯片 5V 输出选 MPS 降压芯片 MP1584，3.3V 输出选 TI 降压芯片 TPS54331，9V 升压选 MICRONE 的 ME2159。LDO 电源芯片 5V 输出选 78L05，4V 输出选 RT9018A，3.3V 输出选 HT7333 - 3，2.5V 输出选 AP2127K - ADJTRG1，1.8V 输出选 ME6211C18M5G - N。压敏电阻选 471KD10，热敏电阻用 5D - 9，还有双向抑制二极管 SMAJ16CA 和肖特基二极管 B340A。电路板走线采取圆角，市电引脚打孔防止短路，板子打孔降低阻抗、散热。优化电源线和地线，正反面敷铜，板子四角打定位孔。Buck 5V 用 80m 线宽布线输出 3A 电流，Boost 9V 用 60m 线宽输出 1A 电流，LDO 电路普遍用 40m 线宽走线，使能按钮用 6m 线宽。

  四、直流稳压电源调试与测试

  (一)Boost 9V 输出电压问题及解决

  测试 Boost 9V 电路时，先用万用表检查电路各点及电源与地是否短路，确认元器件参数。通电检查芯片 3 号脚VFB是否为 0.6V，若不是则可能芯片引脚损坏导致参数错误。更换 ME2159AM6G 芯片后，3 号脚VFB显示 0.6V，输出端口电压 9.1V，符合设计要求。

  (二)Buck 3.3V 开关波形问题及解决

  用示波器测试 Buck 3.3V 电路开关波形，初始放在电感L2左端无波形，经分析应放在电感L2右端、电容C9左边，此时示波器出现连续波形，调节旋钮使波形在屏幕中间。

  (三)电路调试性能测试结果

  电路连接无误后，负载仪选电流操作模式(CC)，依次接入电路板输出端测试性能。该直流稳压电源可满足不同负载电压和电流要求，应用广泛。单个设备供电可断开不用电压，多个设备同时供电可启动相应电压开关，操作安全方便，电源模块体积小便于携带。

  (四)输出电压测试结果

  用负载仪测试各电路输出电压，空载、50% 负载、满载时各输出电压波动值在可控范围，说明多输出直流稳压电源系统模块稳定。如 Buck 5V/3A，空载 4.9139V，50% 负载 4.9212V，满载 4.8121V;3.3V/3A Buck，空载 3.2828V，50% 负载 3.2038V，满载 3.1568V 等。

  (五)开关波形测试结果

  在 Boost 9V 和 Buck 5V 电路中，负载仪选电流操作模式(CC)档，分别选择不同电流档位查看开关波形。结果显示，设计的直流稳压电源开关电源模块接入不同大小负载时，开关波形与芯片技术手册相同，说明设计可行，能保证电路在不同负载下正常运行。

  五、总结

  2025年，直流稳压电源在行业技术发展中占据重要地位。通过对DC/DC 变换器、线性稳压器和反激式变换器等稳压电源基本原理的深入剖析，以及对 PWM、PFM 等调制方法的研究，明确了其对稳压电源性能的影响。在电路设计上，从规划思路到精心选型主要器件，再到细致设计各种电压，都围绕着打造高效、稳定的直流稳压电源展开。经过严格的调试与测试，解决了诸如 Boost 9V 输出电压不稳定、Buck 3.3V 开关波形不显示等问题，最终验证了该直流稳压电源具有体积小、多路输出集成、能满足不同负载对电压和电流要求等优点。操作安全、结构简单且便于小型化应用，输出电压稳定可靠精准，带负载能力强，是实用的电源供电电路，在未来电力电子设备发展中，其应用前景将愈发广阔。