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                    東莞市銘燕電子有限公司

                    DongGuan MINGYAN Electronic Co., LTD.

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                    技術文章

                    什么是線性穩壓器

                    信息來源: http://www.gittigidi.com  時間:2019/8/15 16:09:59 

                      線性穩壓器(Linear Regulator)使用在其線性區域內運行的晶體管或 FET,從應用的輸入電壓中減去超額的電壓,產生經過調節的輸出電壓。其產品均采用小型封裝,具有出色的性能,并且提供熱過載保護、安全限流等增值特性,關斷模式還能大幅降低功耗。

                      線性穩壓器使用在其線性區域內運行的晶體管或 FET,從應用的輸入電壓中減去超額的電壓,產生經過調節的輸出電壓。所謂壓降電壓,是指穩壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的 LDO(低壓降)穩壓器通常使用功率晶體管(也稱為傳遞設備)作為 PNP.這種晶體管允許飽和,所以穩壓器可以有一個非常低的壓降電壓,通常為 200mV 左右;與之相比,使用 NPN 復合電源晶體管的傳統線性穩壓器的壓降為 2V 左右。負輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設備,其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設備類似。

                      原理

                      線性穩壓器的基本電路如圖所示,該電路由串聯調整管VT、取樣的ESR的需求構成了外部極。兩個主導極點治療會影響設備的性能,并會構成閉環重大影響的穩定性。

                      作用

                      線性穩壓器的突出優點是具有最低的成本,最低的噪聲和最低的靜態電流。它的外圍器件也很少,通常只有一兩個旁路電容。新型線性穩壓器可達到以下指標:30μV 輸出噪聲、60dB PSRR、6μA 靜態電流及100mV的壓差。線性穩壓器能夠實現這些特性的主要原因在于內部調整管采用了P溝道場效應管,而不是通常線性穩壓器中的PNP晶體管。P溝道的場效應管不需要基極電流驅動,所以大大降低了器件本身的電流;另一方面,在采用PNP管的結構中,為了防止PNP晶體管進入飽和狀態降低輸出能力,必須保證較大的輸入輸出壓差;而P溝道場效應管的壓差大致等于輸出電流與其導通電阻的乘積,極小的導通電阻使其壓差非常低。當系統中輸入電壓和輸出電壓接近時,線性穩壓器是最好的選擇,可達到很高的效率。所以在將鋰離子電池電壓轉換為3V 電壓的應用中大多選用線性穩壓器,盡管電池最后放電能量的百分之十沒有使用,但是線性穩壓器仍然能夠在低噪聲結構中提供較長的電池壽命。

                      低壓差穩壓器

                      低壓差交流穩壓器 [3]  是一種輸入電壓大于輸出電壓的直流交流穩壓器。它具有輸出電壓穩定,低輸出紋波,低噪聲的特點。LDO還具有封裝體積小,外接元件少的特點。由于它的這些優點,LDO被廣泛應用于通訊設備、汽車電子產品、工業和醫療儀器設備。當前隨著大量的便攜式電子設備的發展,比如PDA、移動電話、MP3等被廣泛應用于人們的生活工作中。這些便攜式電子設備體積小巧,且大多使用電池供電,LDO也很適合成為這類電子系統的供電方案.

                      由于LDO的輸入電壓和輸出電壓之間存在一個壓差,當輸出一定的負載電流時,會在LDO上消耗Power=UI的功率。這會影響LDO的效率,如果這個功率很大,還會導致LDO上的功率傳輸管發熱,需要使用體積龐大的散熱片,這樣不利于LDO應用在便攜式電子設備中。如果能盡量減小這個壓差,這樣LDO不但能起到穩壓的作用,還能有較高的效率,在輸出較大負載電流時也不會發熱。

                      當前無線通訊設備在我們的工作生活中發揮著越來越重要的重要,比如手機、無線上網本、藍牙(Blue tooth)等。這些無線設備的體積小巧,且作為手持式移動設備一般采用電池來供電,這樣小體積且外接元件少的LDO是它們合適的供電方案。

                      但無線通訊設備的射頻發送器的開關動作會產生嚴重影響電源質量的噪聲,比如手機的射頻功放的開關頻率為217Hz。射頻功放在每次開關時都會從電源吸取很大的電流(典型情況下高達1.7A),使得在電池的等效串聯電阻(ESR)上將產生高達500毫伏的突發壓降。對于嵌入了高分辨率音頻轉換器和音頻放大器的SoC來說,這種變化將危害SoC的總體性能,特別是音頻模塊的音頻處理質量將受到嚴重影響,聽得到嗡嗡的噪聲。這種噪聲的特點是可聽得見,因為它不是隨機的噪聲。事實上,幅度低至10mV的噪聲如果以一個固定速率發生就可以被人耳聽見。這種噪聲比更大幅度的隨機噪聲更讓人不能接受。

                      低壓差線性穩壓器(LDO)使用在其線性區域內運行的晶體管或FET,從應用的輸入電壓中減去超額的電壓,產生經過調節的輸出電壓。所謂壓降電壓,是指穩壓器將輸出電壓維持在其額定值上下100mV之內所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。

                      正輸出電壓的LDO(低壓降)穩壓器通常使用功率晶體管(也稱為傳遞設備)作為PNP。這種晶體管允許飽和,所以穩壓器可以有一個非常低的壓降電壓,通常為200mV左右;與之相比,使用 NPN 復合電源晶體管的傳統線性穩壓器的壓降為2V左右。負輸出LDO使用 NPN 作為它的傳遞設備,其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設備類似。更新的發展使用CMOS功率晶體管,它能夠提供最低的壓降電壓。使用CMOS,通過穩壓器的唯一電壓壓降是電源設備負載電流的ON電阻造成的。如果負載較小,這種方式產生的壓降只有幾十毫伏。

                      特點編輯

                      所謂的抗短路能力要求,是指在相關材料的短路條件下,穩壓器不損壞。穩壓器的抗短路能力包括承受短路的耐熱能力和承受短路的動穩定能力兩個方面。

                      壓差和接地電流值定了后就可確定穩壓器適用的設備類型。五大主流線性穩壓器每個都具有不同的旁路元件(passelement和獨特性能,電壓差和接地電流值主要由線性穩壓器的旁路元件(passelement確定。分別適合不同的設備使用。

                      即使沒有輸出電容也相當穩定,它比較適合電壓差較高的設備使用,規范NPN穩壓器的優點是具有約等于PNP晶體管基極電流的穩定接地電流。但較高的壓差使得這種穩壓器不適合許多嵌入式設備使用。

                      NPN旁路晶體管穩壓器是一種不錯的選擇,對于嵌入式應用而言,因為它壓差小,容易使用。不過這種穩壓器仍不適合具有很低壓差要求的電池供電設備使用,因為它壓差不夠低。高增益NPN旁路管可使接地電流穩定在幾個毫安,而且它公共發射極結構具有很低的輸出阻抗。

                      NCP1117ST33T3G www.dzsc.com/ic-detail/9_14261.html是一款低壓差 (LDO)正壓線性穩壓器, 包括一個可調輸出版本, 可通過兩個外部電阻在1.25至18.8V范圍內進行調節. 片上微調可調節參考/輸出電壓至±1.0%的精準度范圍內. 內部保護功能包括輸出電流限制, 安全運行區域補償與過熱關斷。

                      固定與可調

                      可調輸出電壓選項

                      對固定電壓輸出設備沒有最小負載要求

                      參考/輸出電壓調整至±1.0%

                      電流限制, 安全運行與過熱關斷保護

                      應用

                      工業, 消費電子產品, 車用, 電源管理, 電機驅動與控制產品型號:ncp1117st33t3g輸出電壓典型值(v):3.300

                      輸出電流典型值(a):1

                      極性:正

                      壓差典型值(v):1.07/0.8a

                      輸入電壓最大值(v):20

                      封裝/溫度(℃):sot-223/0~125

                      描述:1.0a,低功耗低壓差穩壓器

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