線性穩(wěn)壓器的基本原理
出處:ypli 發(fā)布于:2009-06-18 17:10:24
線性穩(wěn)壓器主要包括普通線性穩(wěn)壓器和LDO(Low Dropout Regulator,低壓差線性穩(wěn)壓器)兩種類型,它們的主要區(qū)別是:普通線性穩(wěn)壓器(如常見的78系列三端穩(wěn)壓器)工作時要求輸入與輸出之間的壓差值較大(一般要求在2~3V以上),功耗較高;而LDO工作時要求輸入與輸出之間的壓差值較?。梢詾镮V以下甚至更低),功耗較低。
?。?)線性穩(wěn)壓器基本工作原理
線性穩(wěn)壓器是通過輸出電壓反饋,經(jīng)誤差放大器等組成的控制電路來控制調(diào)整管的管壓降VDD(即壓差)來達(dá)到穩(wěn)壓的目的,其原理框圖如圖1所示。特點(diǎn)是VIN必須大于VOUT,調(diào)整管工作在線性區(qū)(線性穩(wěn)壓器從此得名)。輸入電壓的變動或負(fù)載電流的變化引起輸出電壓變動時,通過反饋及控制電路,改變VDO的大小,使輸出電壓VOUT基本不變。
普通線性穩(wěn)壓器和LD0的工作原理是一致的,不同的是,二者采用的調(diào)整管結(jié)構(gòu)不同,從而使LD0比普通線性穩(wěn)壓器壓差更小,功耗更低。
有些液晶顯示器中使用的線性穩(wěn)壓器i設(shè)有輸出控制端,也就是說,這種穩(wěn)壓器輸出電壓受控制端的控制。圖2所示是可控穩(wěn)壓器的內(nèi)部框圖。

圖1 線性穩(wěn)壓器原理框圖

圖2 可控穩(wěn)壓器的內(nèi)部框圖
圖2中,EN(有時也用符號SHDN表示)為輸出控制端,一般由微處理器加低電平(或高電平)使LDO關(guān)閉(或工作),在關(guān)閉電源狀態(tài)時,電流約為1μA。
?。?)線性穩(wěn)壓器的特點(diǎn)
線性穩(wěn)壓器具有成本低、封裝小、外圍器件少和噪聲小的特點(diǎn)。線性穩(wěn)壓器的封裝類型很多,非常適合在液晶顯示器中使用。對于固定電壓輸出的場合,外圍只需2~3個很小的電容即可構(gòu)成整個電路。
超低的輸出電壓噪聲是線性穩(wěn)壓器的優(yōu)勢。輸出電壓的紋波不到35μV(RMS),又有極高的信噪抑制比,非常適合用做對噪聲敏感的小信號處理電路供電。同時,由于沒有開關(guān)時大的電流變化所引發(fā)的電磁干擾(EMI),所以便于設(shè)計。
但線性穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)是效率不高,且只能用于降壓的場合。線性穩(wěn)壓器的效率取決于輸出電壓與輸入電壓之比η=Vo:Vio例如,對于普通線性穩(wěn)壓器,在輸入電壓為5V的情況下,輸出電壓為2.5V時,效率只有50%,也就是約有50%的電能被轉(zhuǎn)化成熱量流失掉了,這也是普通線性穩(wěn)壓器工作時易發(fā)熱的主要原因:對于LDO,由于是低壓差,因此效率要高得多。例如,在輸入電壓為3.3V的情況下,輸出電壓為2.5V時,效率可達(dá)76%。所以,在液晶顯示器中,為了提高電能的利用率,較少采用普通線性穩(wěn)壓器,而多采用LDO。
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