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[导读]长期以来,线性稳压器一直得到业界的广泛采用。在开关模式电源于上世纪60年代后成为主流之前,线性稳压器曾经是电源行业的基础。即使在今天,线性稳压器仍然在众多的应用中广为使用。 线性稳压器将未调节的直流电压转换为已调节的直流电压。它们是开始电压调节器研究的好工具,因为有了它们,线性稳压器将出色的调节特性与出色的噪声性能和使用简单性结合在一起,但它们的低效率和高压差电压略微抵消了这些优势。

长期以来,线性稳压器一直得到业界的广泛采用。在开关模式电源于上世纪60年代后成为主流之前,线性稳压器曾经是电源行业的基础。即使在今天,线性稳压器仍然在众多的应用中广为使用。

线性稳压器将未调节的直流电压转换为已调节的直流电压。它们是开始电压调节器研究的好工具,因为有了它们,线性稳压器将出色的调节特性与出色的噪声性能和使用简单性结合在一起,但它们的低效率和高压差电压略微抵消了这些优势。

当输入电压 V IN或输出电流发生变化时,串联传输晶体管 Q 1会改变电阻以保持输出电压恒定。Q 1如何 实现这一改变?R 1 和 R 2 对输出电压 (V OUT ) 进行采样,并将该样本与运算放大器电路中的参考电压 V REF进行比较。您将差电压乘以级增益(大约为 R F /(R 1 ||R 2 ))并将其应用于传输晶体管的基极。(RB 在启动期间提供偏置电流。)当输出电压增加时,采样电压增加,运放降低传输晶体管基极电压,从而恢复原始输出电压。稳压器设计通常会消除RF,从而产生极高的控制回路增益,从而实现高精度。

该线性稳压器在除效率和压差电压之外的所有类别中都具有出色的性能。压差电压为 V IN +V P (通过晶体管压降);调节器不能调节低于这个电压。以下效率等式 假设输入纹波电压为零且负载电流远大于稳压器电流。


稳压器消除了 V IN的容差,但这个容差(可能是纹波电压)会导致效率低下。此外,V P 也导致效率低下。线性稳压器在将输入电压容差降至最低的高输出电压下效率最高。当您将传输晶体管从 npn 更改为 pnp 以降低 V P时,效率会提高,而压差电压会降低。pnp 性能是足够的。然而,如今 FET 很受欢迎,因为它们产生较低的压差电压。当输出电压较大、V IN 容差较小且 V P 是小。许多电池应用符合后两个要求,因此今天,工程师广泛使用线性稳压器。

稳压器输出阻抗 Z OUT与 C OUT起反应, 在反馈回路中形成一个极点。随着 C OUT值的增加,它与 Z OUT 形成的极点 向 s 平面中的低频轴移动。当断极频率变得足够低时,它就成为主导,它对电路进行频率补偿,从而使电路稳定。如果 C OUT 具有较大的等效串联电阻,则 R ESR会在反馈回路中形成一个极点和零点。极零组合总是比单极更稳定。C F 还在反馈回路中形成一个极点。实现低误差需要非常刚性的环路(高环路增益),因此您可以消除 RF 并扩大 R 1 ||R 2 以实现具有 C F的主导极点。主极点补偿技术对误差的响应总是很慢,因此您需要 C OUT 提供或吸收电流以最大限度地减少误差。请注意,稳压器只能提供电流,因此您可以在传输晶体管(输出端的阳极)上连接一个二极管,以 在感性负载放电到 V OUT时将负载电流转储到 V IN。

稳压器不可能比参考电压更稳定,因此您必须谨慎选择参考电压。参考产生的任何噪声都会在输出端放大,因此您需要低噪声稳定参考。获得足够的参考噪声性能通常需要过滤。线性稳压器的输出电压是您可以获得的最纯净的直流电压;因此,线性稳压器适用于为具有低信号电压的电路供电。


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