线性稳压器：原理、类型与工程应用(二)

关键参数：压差与功耗特性

线性稳压器的核心参数 “压差”（Dropout Voltage，Vdo）定义为维持稳定输出所需的最小输入输出电压差（Vdo=Vin (min)-Vout）。传统线性稳压器（如 7805）的压差较大（通常 2~3V），即当输出 5V 时，输入电压需至少 7V 才能正常工作；而低压差线性稳压器（LDO）的压差可低至 10~500mV（如 TC1185 的 Vdo=30mV@100mA），大幅拓宽了应用场景。

功耗是线性稳压器的固有特性，其功耗 P=Vdrop×Io+Pstatic（静态功耗），其中 Vdrop=Vin-Vout，Io 为负载电流。由于功率调整管工作在线性区（类似可变电阻），输入功率与输出功率的差值全部转化为热量，因此效率 η=Vout/Vin×100%，当 Vin 与 Vout 差距较大时效率显著降低（如 5V 输入、3.3V 输出时效率仅 66%）。这一特性决定了线性稳压器适合低功耗、小电流场景（通常 Io<1A），而高功率应用需采用开关稳压器。

类型划分：从传统到低压差的演进

线性稳压器按结构和性能可分为齐纳二极管稳压器、串联调整型稳压器、低压差线性稳压器（LDO） 三大类，技术路线的差异使其适用于不同的电压调节需求。

齐纳二极管稳压器：简易低成本方案

齐纳二极管稳压器是最基础的线性稳压电路，利用齐纳二极管在反向击穿状态下的 “稳压特性”（电压基本不变而电流可在一定范围内变化）实现稳压。典型电路由齐纳二极管（如 1N4733，稳压值 5.1V）与限流电阻串联组成：当输入电压波动时，齐纳二极管的电流随之变化（如 Vin 升高时 Iz 增大），使限流电阻的压降变化，从而维持输出电压稳定。

其优点是结构简单（仅需 2 个元件）、成本极低（单价 < 0.1 美元），但存在明显局限：输出电压固定（由二极管型号决定）、负载调整率差（负载电流变化 10mA 时输出电压偏差可达 5%）、输出电流小（通常 < 100mA），仅适合对精度要求不高的简单电路（如玩具、小型传感器）。

串联调整型稳压器：经典集成方案

串联调整型稳压器将功率调整管、误差放大器等模块集成在单一芯片中，是 20 世纪 80 年代至 21 世纪初的主流方案，以 LM78xx、LM79xx 系列为代表。其中 78 系列输出正电压（如 7805 输出 5V、7812 输出 12V），79 系列输出负电压（如 7905 输出 - 5V），采用 TO-220 封装，最大输出电流 1~1.5A。

其电路特点是采用 NPN 型功率管作为调整管，因此压差较大（典型值 2V@1A），且输出电压固定（通过型号区分）。优势在于输出电流大、过流保护完善（内置限流和热关断电路），适合中等功率场景（如单片机系统、小型电机驱动）。但固定输出电压和高压差特性使其逐渐被 LDO 取代，仅在 legacy 系统中仍有应用。