线性稳压器的类型/特性/应用技巧

有两种类型的稳压器用于向电路提供恒定电压：线性稳压器和开关稳压器。线性电压调节器具有一个作为线性电子元件运行的通路元件。散热、低效率、高工作温度和大型散热器等因素限制了线性电子器件在电压调节方案中的应用。在本文中，我们将在讨论线性稳压器特性和应用技巧。

一、电源电压调节

广泛的应用，例如工业公用事业、消费电器、手持设备和通信系统——需要电源。这些应用的电源是一个稳定的直流电压，它是通过对交流电源进行整流而获得的。整流后的交流电压是脉动的，因此必须使用滤波器来平滑电源。

当今电子设计中的电源解决方案通常需要保持或调节输出电压恒定，而与交流电网的变化或负载变化无关。稳压器与整流滤波器组合集成以提供恒定的直流电源。通常，电压调节电路包括传输元件、参考电压、反馈电路和控制电路。电压调节方案的核心功能是检测输出直流电压相对于参考电压的变化。输出直流电压和参考电压之间的差异会形成误差。根据误差，产生控制信号以驱动通路元件，使得输出直流电压始终保持恒定。

二、线性稳压器

电源管理设计对于电路设计工程师来说可能是一项具有挑战性的任务。在选择合适的电源设计时，需要考虑几个因素，例如效率、尺寸、紧凑性、瞬态响应、成本和精度。根据应用，解决方案可以是线性稳压器或开关稳压器。

线性稳压器采用MOSFET或BJT作为传输元件来保持恒定的输出电压。导通元件的可变电导率用于线性电压调节中的电压调节。线性稳压器充当分压器电路，这仅是由于在有源区（也称为欧姆区或线性区）中的传输元件的操作才可能实现的。

线性稳压器主要有两种类型：

（1）串联线性稳压器：当一个调整元件与负载串联时，它就形成了一个串联线性稳压器。在串联电压调节器中，通过控制通过元件的电压降来调节负载电压。

（2）并联线性电压调节器：并联线性电压调节器是一种通路元件与负载并联的电压调节器。控制通过通路元件的电流以保持并联线性稳压器中的恒定电压。

三、线性稳压器的特性

线性稳压器可用作高度集成电路，例如IC7805、7812、7915、LM317、LM309和LM2940。线性稳压器有三种基本设计，基于稳压器上维持输出所需的最小电压降电压常数。分类如下：

（1）标准调节器：标准调节器中的通行证是NPN达林顿对。

（2）低压差（LDO）稳压器：LDO稳压器中有一个晶体管。

（3）准LDO稳压器：PNP和NPN晶体管的组合构成了准LDO稳压器中的通路元件。

线性稳压器可以输出稳定的电压，几乎没有噪声。这些稳压器最适合小于20W的应用。线性稳压器IC简化了设计，对电阻器和电容器等外部组件的要求最低。然而，这些稳压器的几个特点限制了它们的应用：

（1）提供非常低的效率，大约为20-60%。

（2）传输元件的线性模式操作会导致过多的功率耗散和发热。

（3）只能用作降压稳压器。

（4）工频变压器用于线性电压调节，它们增加了系统的尺寸和重量。

在空间受限的应用中，基于线性电子的电压调节器应该被开关调节器取代。使用高频变压器比线性稳压器更能减少开关稳压器占用的PCB空间。此外，开关稳压器效率很高，具有升压和降压稳压选项。