線性穩壓器的特性和應用技巧

有兩種類型的穩壓器用于向電路提供恒定電壓：線性穩壓器和開關穩壓器。線性電壓調節器具有一個作為線性電子元件運行的通路元件。散熱、低效率、高工作溫度和大型散熱器等因素限制了線性電子器件在電壓調節方案中的應用。在本文中，我們將在討論線性穩壓器特性和應用時了解原因。

一、電源電壓調節

廣泛的應用，例如工業公用事業、消費電器、手持設備和通信系統——需要電源。這些應用的電源是一個穩定的直流電壓，它是通過對交流電源進行整流而獲得的。整流后的交流電壓是脈動的，因此必須使用濾波器來平滑電源。

當今電子設計中的電源解決方案通常需要保持或調節輸出電壓恒定，而與交流電網的變化或負載變化無關。穩壓器與整流濾波器組合集成以提供恒定的直流電源。通常，電壓調節電路包括傳輸元件、參考電壓、反饋電路和控制電路。電壓調節方案的核心功能是檢測輸出直流電壓相對于參考電壓的變化。輸出直流電壓和參考電壓之間的差異會形成誤差。根據誤差，產生控制信號以驅動通路元件，使得輸出直流電壓始終保持恒定。

二、線性穩壓器

電源管理設計對于電路設計工程師來說可能是一項具有挑戰性的任務。在選擇合適的電源設計時，需要考慮幾個因素，例如效率、尺寸、緊湊性、瞬態響應、成本和精度。根據應用，解決方案可以是線性穩壓器或開關穩壓器。

線性穩壓器采用MOSFET或BJT作為傳輸元件來保持恒定的輸出電壓。導通元件的可變電導率用于線性電壓調節中的電壓調節。線性穩壓器充當分壓器電路，這僅是由于在有源區（也稱為歐姆區或線性區）中的傳輸元件的操作才可能實現的。

線性穩壓器主要有兩種類型：

（1）串聯線性穩壓器：當一個調整元件與負載串聯時，它就形成了一個串聯線性穩壓器。在串聯電壓調節器中，通過控制通過元件的電壓降來調節負載電壓。

（2）并聯線性電壓調節器：并聯線性電壓調節器是一種通路元件與負載并聯的電壓調節器?？刂仆ㄟ^通路元件的電流以保持并聯線性穩壓器中的恒定電壓。

三、線性穩壓器的特性

線性穩壓器可用作高度集成電路，例如IC7805、7812、7915、LM317、LM309和LM2940。線性穩壓器有三種基本設計，基于穩壓器上維持輸出所需的最小電壓降電壓常數。分類如下：

（1）標準調節器：標準調節器中的通行證是NPN達林頓對。
（2）低壓差(LDO)穩壓器：LDO穩壓器中有一個晶體管。
（3）準LDO穩壓器：PNP和NPN晶體管的組合構成了準LDO穩壓器中的通路元件。

線性穩壓器可以輸出穩定的電壓，幾乎沒有噪聲。這些穩壓器最適合小于20W的應用。線性穩壓器IC簡化了設計，對電阻器和電容器等外部組件的要求最低。然而，這些穩壓器的幾個特點限制了它們的應用：

（1）提供非常低的效率，大約為20-60%。
（2）傳輸元件的線性模式操作會導致過多的功率耗散和發熱。
（3）只能用作降壓穩壓器。
（4）工頻變壓器用于線性電壓調節，它們增加了系統的尺寸和重量。

在空間受限的應用中，基于線性電子的電壓調節器應該被開關調節器取代。使用高頻變壓器比線性穩壓器更能減少開關穩壓器占用的PCB空間。此外，開關穩壓器效率很高，具有升壓和降壓穩壓選項。

以上就是英銳恩單片機開發工程師分享的“線性穩壓器的特性和應用技巧”。英銳恩專注單片機應用方案設計與開發，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機。