線性電源的工作原理及特性

第第頁線性電源的工作原理及特性

2線性電源

線性電源是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下（就是工作在放大區(qū)）的直流（穩(wěn)壓電源）。

線性電源由于調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下，故壓降將100%以熱能的形式消耗在調(diào)整管上，P=（Vin-Vout）*I。當(dāng)然帶來了低EMI和低紋波的優(yōu)勢。

一般線性電源分為三端穩(wěn)壓器、（LDO）（lowdropoutregulat（or）,低壓差（線性穩(wěn)壓器）），故其實(shí)LDO是三端穩(wěn)壓器的子集。

2.1三端穩(wěn)壓器

三端穩(wěn)壓器是一種串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器。

1）一種簡易原理模型如下：

原理如下：

利用（穩(wěn)壓二極管）特性，使三極管的基極獲得輸出電壓+0.6V（PN結(jié)壓降）。

選取合理R值，使三極管工作在放大區(qū)，此時(shí)時(shí)三極管的發(fā)射極就得到了想要的輸出電壓。

2）分壓調(diào)整輸出三端穩(wěn)壓器的原理框圖如下，（工作原理）基本同上：

2.1.1固定輸出三端穩(wěn)壓器

固定三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有78系列（正（電源））和79系列（負(fù)電源）。輸出電壓由具體型號中的后面兩個(gè)數(shù)字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等檔次。輸出（電流）以78（或79）后面加字母來區(qū)分L表示0.1；AM表示0.5A，無字母表示1.5A，如78L05表示5V0.1A。

當(dāng)然78系列的三端穩(wěn)壓器原理框圖不會像我們介紹原理時(shí)那么簡單，會有啟動、（保護(hù)電路）、放大比較及調(diào)整電路等設(shè)計(jì)。

一般使用時(shí)，（推薦）在輸入輸出端，反向并聯(lián)（二極管），防止輸入端短路時(shí)，輸出端殘留電壓擊穿三極管。

配合外圍（電路設(shè)計(jì)），78系列穩(wěn)壓器還可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)流、電壓調(diào)整（升壓）、（電流源）等功能。

2.1.2可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器

可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器應(yīng)用最為廣泛當(dāng)屬LM317。

原理簡易模型如下：

同78系列穩(wěn)壓器一樣，LM317也同樣有很多種通過外圍電路設(shè)計(jì)，拓展很多功能，這里就不介紹了。

2.2LDO

LDO即lowdropoutregulator，是一種低壓差線性穩(wěn)壓器，這是相對于傳統(tǒng)的三端穩(wěn)壓器來說的。

原理模型如下，可看出其與傳統(tǒng)三端穩(wěn)壓器最大的區(qū)別為調(diào)整管由三極管更換場效應(yīng)管，實(shí)現(xiàn)了低壓降的功能：

LDO工作原理與三端穩(wěn)壓器基本一樣，這里不再描述。

2.3三端穩(wěn)壓器與LDO對比分析

1）最小壓降：兩者最大的差別，主要由三極管和場效應(yīng)管的導(dǎo)通原理及特性決定。一般三端穩(wěn)壓器的最小壓降在23V，而LDO則可以低到150300mV。當(dāng)然這不并意味LDO無法容忍大壓降，在散熱和輸入電壓滿足情況下，部分LDO也做到20V左右的壓降。

2）體積：由于壓降全部消耗在調(diào)整管上，故相同負(fù)載下，LDO可以允許更小的體積。

3）價(jià)格：三端穩(wěn)壓器由于工藝簡單，成本很低。當(dāng)然考慮到體積及散熱，使用LDO成本可能并不會高。

4）最大輸入電壓：由三極管和場效應(yīng)管擊穿電壓決定。一般的LDO最大只有20V左右的輸入電壓，而三端穩(wěn)壓器很容易40V以上的最大輸入電壓。

5）靜態(tài)電流：三端穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流一般在mA級別，而LDO的靜態(tài)電流可以做到100uA左右，甚至不到10uA。

6）輸出精度及噪聲：LDO由于使用更低、更精密的基準(zhǔn)器件，一般具有更高的輸出精度和更低的噪聲。

7）大多數(shù)LDO具備更精細(xì)的設(shè)計(jì)，故在電源抑制比、負(fù)載瞬態(tài)方面也有更好的效果。

這里涉及了很多電源指標(biāo)，講解完電源的