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线性稳压器的内部电路构成是怎么样

2022-10-31

来源:丙通浏览次数:145

       线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET,从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。其产品均采用小型封装,具有出色的性能,并且提供热过载保护、安全限流等增值特性,关断模式还能大幅降低功耗。


       线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET,从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。所谓压降电压,是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的 LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 PNP。这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mV 左右;与之相比,使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。


一、线性稳压器基本上由VIN(输入)、VO(输出)、GND(接地)三个引脚构成。在输出可变的线性稳压器上添加了用于反馈输出电压的FB(反馈引脚)。


简单来说,电压固定型是内置了电压可变型的外接电阻的稳压器。


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二、线性稳压器的内部电路


线性稳压器的内部电路概要如下图所示。

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三、线性稳压器小解


       电压差和接地电流值主要由线性稳压器的旁路元件(pass element)确定,电压差和接地电流值定了后就可确定稳压器适用的设备类型。五大主流线性稳压器每个都具有不同的旁路元件(pass element)和独特性能,分别适合不同的设备使用。


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四、常用线性稳压器的技术分析


       标准NPN稳压器的优点是具有约等于PNP晶体管基极电流的稳定接地电流,即使没有输出电容也相当稳定。这种稳压器比较适合电压差较高的设备使用,但较高的压差使得这种稳压器不适合许多嵌入式设备使用。


        对于嵌入式应用而言,NPN旁路晶体管稳压器是一种不错的选择,因为它的压差小,而且非常容易使用。不过这种稳压器仍不适合具有很低压差要求的电池供电设备使用,因为它的压差不够低。它的高增益NPN旁路管可使接地电流稳定在几个毫安,而且它的公共发射极结构具有很低的输出阻抗。


        PNP 旁路晶体管是一种低压差稳压器,其中的旁路元件就是PNP晶体管。它的输入输出压差一般在0.3到0.7V之间。因为压差低,因此这种PNP旁路晶体管稳压器非常适合电池供电的嵌入式设备使用。不过它的大接地电流会缩短电池的寿命。另外,PNP晶体管增益较低,会形成数毫安的不稳定接地电流。由于采用公共发射极结构,因此它的输出阻抗比较高,这意味着需要外接特定范围容量和等效串联电阻(ESR)的电容才能够稳定工作。


       由于P沟道FET稳压器具有较低的压差和接地电流,因此被广泛用于许多电池供电的设备。该类型稳压器将P沟道FET用作它的旁路元件。这种稳压器的电压差可以很低,因为很容易通过调整FET尺寸将漏-源阻抗调整到较低值。另一个有用的特性是低的接地电流,因为P沟道FET的“栅极电流”很低。然而,由于 P沟道FET具有相对大的栅极电容,因此它需要外接具有特定范围容量与ESR的电容才能稳定工作。


       N沟道FET稳压器非常适合那些要求低压差、低接地电流和高负载电流的设备使用。用于旁路管采用的是N沟道FET,因此这种稳压器的压差和接地电流都很低。虽然它也需要外接电容才能稳定工作,但电容值不用很大,ESR也不重要。N沟道FET稳压器需要充电泵来建立栅极偏置电压,因此电路相对复杂一些。幸运的是,相同负载电流下N沟道FET尺寸最多时可比P沟道FET小50%。




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