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[分享] 线性稳压器的工作原理

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发表于 2020-5-31 12:19:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 流水源 于 2020-5-31 12:22 编辑

线性稳压器基本上由输入、输出、GND引脚所构成,可变输出则在此增加反馈输出电压的反馈(feed back)引脚(参考图1)。
fig_1.png
图 1:一般线性稳压器
线性稳压器内部电路概述如图2所示。基本上由误差放大器(误差检测用运算放大器)、基准电压源、输出晶体管所构成。输出晶体管虽用Pch MOSFET,但也可使用Nch的MOSFET、双极的PNP、NPN晶体管。
fig_2.gif
图 2:内部电路概述

工作是完全模拟,是使用了运算放大器基本控制电路之一,即反馈(feed back)环路。输入或负载变动后,即使输出电压开始变动,误差放大器也会连续比较来自稳压器输出电压的反馈电压和基准电压,调整功率晶体管使差分为零,将VO维持恒定。这是反馈环路控制稳定化(调节)。
具体上如前所述,误差放大器非反转引脚的电压由于经常与VREF相同,故流向R2的电流将会恒定。流向R1和R2的电流通过REF÷R2可以求得,故Vo将为此电流×(R1+R2)。这就是欧姆定律,公式如下:

for_1-11.png


线性稳压器的最大优点在于使用简单。由于输入和输出各只附1个电容器工作,实质上或许可以说不需要设计。换句话说,散热设计或许比电路设计麻烦(参考热计算1-6)项)。此外,因为没有开关电源般的开关噪声,纹波抑制特性或电压噪声本身也小,所以在例如AV、通讯、医疗、测量等必须排除噪声的应用上较受欢迎。


缺点在于输出输入的电压差大则损耗就大,损耗几乎完全变为热能,某些条件下发热会非常大。如果使用功率达几瓦以上等级,就必须常常面对发热的问题。此外,线性稳压器只能降压。负电压用的情况虽也相同,不过负电压经常被混淆,在此加以说明。负电压用线性稳压器,例如输入功率为-5V时,无法输出更低的-12V。由于电位从-5V降至-12V,电压从-5V朝-12V的负方向増加,故会朝负方向升压。因此,可以做到的是以输入-12V达到输出-5V。
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