线性稳压器的基础
线性稳压器原理

随着便携式设备(电池供电)在过去十年间的快速增长,象原来的业界标准LM340 和LM317 这样的稳压器件已经无法满足新的需要。
这些稳压器使用NPN 达林顿管,在本文中称其为NPN 稳压器(NPN regulators)。
预期更高性能的稳压器件已经由新型的低压差(Low-dropout)稳压器(LDO)和准LDO稳压器(quasi-LDO)实现了。
NPN 稳压器(NPN regulators)在NPN稳压器(图1:NPN稳压器内部结构框图)的内部使用一个PNP管来驱动NPN 达林顿管(NPN Darlington pass transistor),输入输出之间存在至少1.5V~2.5V 的压差(dropout voltage)。
这个压差为:Vdrop =2Vbe +Vsat(NPN 稳压器)(1)LDO 稳压器(LDO regulators)在LDO(Low Dropout)稳压器(图2:LDO稳压器内部结构框图)中,导通管是一个PNP管。
LDO的最大优势就是PNP管只会带来很小的导通压降,满载(Full-load)的跌落电压的典型值小于500mV,轻载(Light loads)时的压降仅有10~20mV。
LDO的压差为:Vdrop =Vsat (LDO 稳压器)(2)准LDO 稳压器(Quasi-LDO regulators)准LDO(Quasi-LDO)稳压器(图3:准LDO 稳压器内部结构框图)已经广泛应用于某些场合,例如:5V到3.3V 转换器。
准LDO介于NPN 稳压器和LDO 稳压器之间而得名,导通管是由单个PNP 管来驱动单个NPN 管。
因此,它的跌落压降介于NPN稳压器和LDO之间:Vdrop =Vbe +Vsat(3)稳压器的工作原理(Regulator Operation)所有的稳压器,都利用了相同的技术实现输出电压的稳定(图4:稳压器工作原理图)。
输出电压通过连接到误差放大器(Error Amplifier)反相输入端(Inverting Input)的分压电阻(Resistive Divider)采样(Sampled),误差放大器的同相输入端(Non-inverting Input)连接到一个参考电压Vref。
线性电源设计基础知识

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电源网 2013年7月线性稳压器的工作原理是采用一个压控电流源以强制在稳压器输出端上产生一个固定电压,控制电路连续监视(检测)输出电压,并调节电流源(根据负载的需求)以把输出电压保持在期望的数值。
电流源的设计极限限定了稳压器在仍然保持电压调节作用的情况下所能供应的最大负载电流。
输出电压采用一个反馈环路进行控制,其需要某种类型的补偿以确保环路稳定性。
大多数线性稳压器都具有内置补偿功能电路,无需外部组件就能保持完全稳定。
《线性稳压器基础知识》电子书共分为二章,第一章线性稳压器基础知识,讲述了最基础的线性稳压器知识理论,第二章线性稳压器的分类,讲述了NPN型的LDO、PNP型的LDO、NMOS型的LDO、PMOS 型的LDO这四种不同线性稳压器的特性、架构图、功率损失的简单模型、传输元件,以及驱动电流与低/高负载电流的关系。
第一章线性稳压器基础知识1.1 什么是线性稳压器 (1)1.2 线性稳压器操作 (1)1.3 线性稳压器拓扑 (2)1.4 简单的模型 (2)1.5 带数值的简单模型 (3)1.6 负载电流变化的简单模型 (3)1.7 输入电压变化的简单模型 (4)1.8 控制环路 (4)1.9 具有控制环路模块的简单模型 (4)1.10 给LDO环路增添一个零点 (5)1.11 采用COUTESR实现LDO的稳定 (5)1.12 由前馈电容器产生的相位超前 (6)1.13 CF正相位超前与VOUT的关系 (7)1.14 致使LDO环路不稳定:如何设计一个振荡器? (7)1.15 ESR的稳定范围 (8)1.16 为什么高ESR会使LDO不稳定? (8)1.17 为什么低ESR会使LDO不稳定? (9)第二章线性稳压器的分类2.1 NPN型的LDO2.1.1 NPN“准LDO”特性 (10)2.1.2 NPN型LDO的架构图 (10)2.1.3 NPN“准 LDO”中的功率损失的简单模型 (11)2.1.4 驱动NPN“准LDO”传输元件 (12)2.1.5 NPN“准LDO”驱动电流与低/高负载电流的关系 (12)2.1.6 总结 (13)2.2 PNP型的LDO2.2.1 PNP型LDO的架构图 (13)2.2.2 PNP LDO稳压器中的功率损失的简单模型 (14)2.2.3 驱动电流与低/高负载电流的关系 (14)2.2.4 总结 (15)2.3 NMOS型的LDO2.3.1 NMOS型的LDO的架构图 (15)2.3.2 NMOS LDO稳压器中的功率损失的简单模型 (16)2.3.3 驱动标准NMOS传输元件 (16)2.3.4 驱动电流与低/高负载电流的关系 (17)2.3.5 总结 (18)2.4 PMOS型的LDO2.4.1 PMOS LDO稳压器中功率损失的简单模型 (19)2.4.2 驱动PMOS LDO传输元件 (19)2.4.3 栅极驱动电压与低负载电流的关系 (20)2.4.4 总结 (20)附录一:编委信息与后记附录二:版权说明第一章线性稳压器基础知识一1.1什么是线性稳压器?●线性稳压器的工作原理是:采用一个压控电流源以强制在稳压器输出端上产生一个固定电压。
LDO低压差线性稳压器-知识总结

LDO一.LDO的基本介绍LDO是low dropout regulator, 意为低压差线性稳压器, 是相对于传统的线性稳压器来说的。
传统的线性稳压器, 如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上, 否则就不能正常工作。
但是在一些状况下, 这样的条件明显是太苛刻了, 如5v转3.3v,输入及输出的压差只有1.7v, 明显是不满意条件的。
针对这种状况, 才有了LDO类的电源转换芯片。
LDO是一种线性稳压器。
线性稳压器运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, 产生经过调整的输出电压。
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及输出电压差额的最小值。
正输出电压的LDO(低压降)稳压器通常运用功率晶体管(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特别低的压降电压, 通常为200mV左右;及之相比, 运用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 运用NPN作为它的传递设备, 其运行模式及正输出LDO的 PNP设备类似。
更新的发展运用 MOS 功率晶体管, 它能够供应最低的压降电压。
运用功率MOS, 通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的。
假如负载较小, 这种方式产生的压降只有几十毫伏。
DC-DC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换), 只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器, 包括LDO。
但是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方式实现的器件叫DCDC。
LDO是低压降的意思, 这有一段说明: 低压降(LDO)线性稳压器的成本低, 噪音低, 静态电流小, 这些是它的突出优点。
它须要的外接元件也很少, 通常只须要一两个旁路电容。
新的LDO 线性稳压器可达到以下指标: 输出噪声30μV, PSRR为60dB, 静态电流6μA(TI的TPS78001达到Iq=0.5uA), 电压降只有100mV(TI量产了号称0.1mV的LDO)。
线性稳压器原理

线性稳压器原理线性稳压器是一种常见的电子元件,它在电路中起着稳定输出电压的作用。
其工作原理是通过将输入电压进行稳定,以确保输出电压始终保持在设定的数值范围内。
在本文中,我们将深入探讨线性稳压器的原理,以及其在电子电路中的应用。
首先,让我们来了解一下线性稳压器的基本结构。
线性稳压器通常由三个主要部分组成,输入端、控制电路和输出端。
输入端接收来自电源的不稳定电压,控制电路对输入电压进行稳定处理,最终输出端提供稳定的电压给负载使用。
控制电路中通常包含一个参考电压源和一个误差放大器,用于对输入电压进行比较和调节,以确保输出电压的稳定性。
其次,让我们来详细了解线性稳压器的工作原理。
当输入电压发生变化时,控制电路会通过负反馈机制对输出电压进行调节,以使其保持在设定的稳定数值范围内。
这种负反馈机制可以有效地抑制输入电压的波动,从而确保输出电压的稳定性。
此外,线性稳压器还通过将多余的电压转化为热量的方式来实现稳压,这也是其常见的缺点之一,因为这会导致功耗增加和效率降低。
接下来,让我们来探讨线性稳压器在电子电路中的应用。
线性稳压器广泛应用于各种电子设备中,如电源适配器、电池充电器、稳压电源等。
在这些应用中,线性稳压器可以提供稳定的电压输出,以确保电子设备的正常运行。
此外,线性稳压器还常用于模拟电路中,因为其输出电压稳定性较高,能够满足对电压精度要求较高的应用场景。
总结一下,线性稳压器是一种常见的电子元件,其工作原理是通过负反馈机制对输入电压进行稳定处理,以确保输出电压的稳定性。
在电子电路中,线性稳压器广泛应用于各种电子设备中,能够提供稳定的电压输出,满足不同应用场景的需求。
然而,线性稳压器也存在一些缺点,如功耗增加和效率降低,因此在实际应用中需要综合考虑其优缺点,选择合适的稳压器类型。
通过本文的介绍,相信读者对线性稳压器的原理和应用有了更深入的了解。
在实际应用中,我们需要根据具体的需求和场景选择合适的线性稳压器,以确保电子设备的正常运行和稳定性能。
线性稳压器的工作原理

线性稳压器的工作原理线性稳压器是一种电子设备,主要用于电源系统中,将不稳定的输入电压转化为稳定的输出电压。
其工作原理是通过使用负反馈控制技术,将不稳定的输入电压调整并稳定到设定的输出电压。
以下是线性稳压器的工作原理的详细解释。
在开始解释之前,需要先了解两个概念:基准电压和误差放大器。
基准电压是一个与输入电压无关的准确值,用来设定输出电压的期望值。
误差放大器是一个负反馈放大器,用于监测输出电压并与基准电压进行比较,产生一个反馈信号。
工作原理如下:1.输入电压通过输入电压端进入线性稳压器。
这个电压通常会有一定的波动,可能会受到电网电压的变化、负载的变化等因素的影响。
2.输入电压经过输入电压端进入制动器。
制动器中的一个电阻网络会将输入电压调整到与基准电压相匹配的水平。
3.调整后的电压通过制动器进入误差放大器。
误差放大器监测输出电压与基准电压之间的差异。
如果输出电压低于期望值,误差放大器会产生一个较大的正反馈信号。
相反,如果输出电压高于期望值,误差放大器会产生一个较大的负反馈信号。
4.误差放大器输出的反馈信号通过负载电流,通过一个驱动电路传递给制动器。
这个反馈信号会告诉制动器调整电阻网络的程度,以调整输出电压。
5.制动器根据误差放大器的反馈信号,调整电阻网络的电阻值。
如果输出电压低于期望值,制动器会减小电阻值,增加输出电压。
相反,如果输出电压高于期望值,制动器会增加电阻值,降低输出电压。
6.输出电压从制动器经过输出电压端输出给负载。
这个输出电压是根据误差放大器的调整和制动器的调整来稳定到期望值的。
值得注意的是,线性稳压器通过使用一个线性的调整器(制动器)将不稳定的输入电压调整为稳定的输出电压,因此整个过程会有一定的功耗。
功耗的大小与输入输出电压差以及负载电流有关。
因此,在选择线性稳压器时,需要综合考虑功耗、热效应和电源效率等因素。
总结而言,线性稳压器通过负反馈控制技术,利用误差放大器监测输出电压与基准电压之间的差异,并通过制动器调整输入电压,从而实现将不稳定的输入电压转化为稳定的输出电压的功能。
线性稳压器的工作原理及比较

线性稳压器的工作原理及比较一、线性稳压器的工作原理线性稳压器是一种电子元件,用于将输入电压稳定在一个固定的输出电压上。
它通过调整电路中的阻抗来实现电压的稳定。
线性稳压器的工作原理可以分为三个主要步骤:输入电压的采样、误差放大和反馈控制。
1. 输入电压采样:线性稳压器首先对输入电压进行采样,以获取实际电压值。
这通常通过一个电阻分压网络来实现,其中一个电阻连接到输入电压,另一个电阻连接到地。
2. 误差放大:采样后的电压与参考电压进行比较,产生一个误差信号。
这个误差信号被放大器放大,以便能够控制输出电压。
3. 反馈控制:放大后的误差信号通过一个反馈回路传送给稳压器的控制端。
这个信号与稳压器内部的参考电压进行比较,产生一个控制信号。
稳压器根据控制信号调整输出电压,使其保持在一个稳定的水平上。
二、线性稳压器的比较线性稳压器有很多不同的类型,每种类型都有其特点和适用范围。
以下是几种常见的线性稳压器及其比较:1. 简单线性稳压器(Series Linear Regulator,简称SLR):简单线性稳压器是最基本的线性稳压器类型,由一个功率晶体管和一个反馈电路组成。
它的工作原理简单,成本低廉,但效率相对较低。
它适用于低功率应用,如模拟电路和传感器。
2. 低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,简称LDO):低压差线性稳压器是一种特殊的线性稳压器,它能够在输入电压与输出电压之间保持很小的压差。
这意味着它可以在输入电压接近输出电压的情况下正常工作,提供更高的效率。
LDO适用于需要较高输出电流和较低输入电压的应用。
3. 开关稳压器(Switching Regulator):开关稳压器是一种比较先进的稳压器类型,它通过开关元件(如晶体管)来控制电路中的能量流动。
开关稳压器的效率较高,能够提供更大的输出功率。
然而,它的设计和调试相对复杂,成本也较高。
开关稳压器适用于高功率和高效率要求的应用,如电源管理和电动车辆。
TI_线性稳压器基础知识

带数值的简单模型
• 对于第一个例子,我们将分配典型的操作值并计算串联 传输元件 RPASS 所需的数值。
– VIN = 12V – VOUT= 5V – ILOAD = 50 mA
• 当 VIN= 12V 和 VOUT= 5V 时,RPASS 两端的电压 = (12V - 5V) = 7V • 当流过 RPASS 的电流 = ILOAD = 50 mA 时,RPASS 所需 的电阻 = (7V / 50mA)= 140 Ω
线性稳压器基础知识
2.1 线性稳压器的种类
什么是线性稳压器?
• 线性稳压器的工作原理是:采用一个压控电流源以强制 在稳压器输出端上产生一个固定电压。控制电路连续监 视(检测)输出电压,并调节电流源(根据负载的需求)以 把输出电压保持在期望的数值。 • 电流源的设计极限限定了稳压器在仍然保持电压调节作 用的情况下所能供应的最大负载电流。 • 输出电压采用一个反馈环路进行控制,其需要某种类型 的补偿以确保环路稳定性。大多数线性稳压器都具有内 置补偿功能电路,无需外部组件就能保持完全稳定。 • 某些稳压器(比如:低压降型)则确实需要在输出引脚和 地之间连接一些外部电容以确保稳压器的稳定性。
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谢谢!
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线性稳压器基础知识
2.3 PNP
PNP-LDO 线性稳压器
• 低压降电压(PNP 的 VSAT) • 较高的接地引脚电 流(取决于负载) • 需要输出电容器
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PNP LDO 稳压器中的功率损失的 简单模型
驱动 PNP LDO 传输元件
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驱动电流与低/高负载电流的关系
针对一个 5mA 负载电流 需求的驱动电流
谢谢!
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线性稳压器基础知识
2.2 NPN
变换器基础及特点(DCDC 电荷泵 线性稳压器)

一、DCDC概念及分类几乎所有的电子系统都需要恒压电源或者恒流电源,DC to DC变换器是用于提供直流(DC)电源的器件。
DC-DC实际上是个很宽的概念,广义上包括所有的从直流变换到直流的变压器件,可分为线性变换器和开关变换器2种。
线性变换器中比较常用到的细分种类是LDO,而开关变换器就是通常所说的狭义上的DC-DC。
1,开关变换器开关变换器,指利用电感、电容的储能的特性,通过可控开关器件(MOSFET等)进行高频率的周期性的开通和关断,将输入的电能储存在电感(容)里,当开关断开时,电能再释放给负载,提供能量。
所以,开关变换器根据储能器件不同又可以分为电感储能型和电容储能型2种。
电感储能型DCDC就是电子产品中最常用的那种需要外挂个功率电感的常规DCDC,而电容储能型DCDC 变换器通常又被叫作电荷泵(bèng)。
我们常用的电感储能型DC-DC产品有三种类型,分别为BUCK(降压型)、BOOST(升压型)和BUCK/BOOST型(升降压型)。
另外,如果用变压器来代替储能电感,就是隔离型DCDC,隔离型又分多种:单端正激(Forward)、单端反激(Flyback)、双管正激(Double transistor forward converter)、双管反激(Double transistor flybackconverter)、推挽电路(Push-pull converter)和半桥电路(Half-bridge converter)等。
隔离型不是本文要讲的重点。
2,线性变换器线性型,是从电源向负载连续的输送功率,传输能量器件(如晶体管、场效应管)工作于线性区,其负责调节从电源至负载的电流流动。
线性稳压器属于广义的DC-DC变换器,而LDO 又是一种低压差的线性稳压器。
二,线性稳压器。
1,原理:线性稳压器和输出阻抗一起形成了一个分压器网络。
线性稳压器的作用就像受控的可变电阻器,其可根据输出负载自我调节以保持一个稳定的输出。
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线性稳压器又称为三引脚稳压器或降压器等,由于电路简单而容易使用,是许多设计者以前早就耳熟能详的电源。
过去由分立器件所构成,IC化普及后变得既简便又小型,被使用在各种不同电源的应用中。
近年电子设备要求必须具有高效率,需要大输出功率的设备逐渐以开关电源为主流,不过简单又省空间且低噪声的线性稳压器则是哪里都用得到的电源。
本项从线性稳压器的工作原理开始,说明其主要规格与热计算。
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)。
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。
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:关键要点:・使用误差放大器的反馈环路控制让线性稳压器的输出稳定。
线性稳压器的电路构成虽然基本上为图5的反馈环路电路,不过压差电压会因输出晶体管种类而异。
标准型和LDO型有极大不同,而LDO型中更可分为3种。
使用双极NPN晶体管的LDO虽然品种不太多,但可以处理大电流。
甚至可达10A之高,但压差电压则为1V~2V以下,在LDO 中为高压类。
双极PNP晶体管的LDO目前是双极系LDO主流。
起初很难克服启动时的浪涌电流或电流容量问题,不过已逐渐改善。
输出晶体管使用MOSFET的产品可支持更低输出电压、以支持电池驱动应用产品的低功耗需求。
图5:基本电路和输出晶体管图6:输出晶体管和压差电压关键要点:・压差电压视因使用的输出段(控制)晶体管种类而异,故根据使用条件分开使用。
系列稳压器、三引脚稳压器、降压器、LDO。
这些想必有听过的名称全都是指线性稳压器。
除了这些名称,根据其功能或方式可以分成几类。
图3:线性稳压器的体系首先,大致分类的话可以分为正电压用和负电压用。
另外,负电压用种类并不多。
其下可分为固定输出型和可变输出型。
固定型有输入、输出、GND等3引脚,以标准型号78xx(正)、79xx (负)型为代表。
IC内置设定用的电阻,反馈引脚无须外露。
可变型如图1例所示,如果为GND基准型,反馈引脚会露出变成4引脚。
可变型还有无GND引脚的浮动工作317(正)、337(负)等类型,这些为3引脚。
固定和可变的又分为标准型和LDO型。
LDO是Low Dropout的简称,相对于标准型3V左右的压差电压(可进行稳定工作的最低输出输入电压差),改良的1V以下的LDO,在3.3V电源IC问世时开始普及。
在12V转换至5V规格全盛时期,即使压差电压为标准型3V左右也没有什么问题,但如果需3.3V电源时就无法从5V产生3.3V,于是就诞生了LDO。
上述线性稳压器都为内置输出晶体管型,此外还有外置输出晶体管以便处理大电流的线性稳压控制IC。
图4:各种封装的使用其他还有按照制造工艺特征来分类。
一般双极工艺的线性稳压器多为35V或50V等高耐压品,消耗电流则多以几mA。
CMOS类最近也出20V等高耐压品,输入电压多设定在5V。
但消耗电流非常小,只有几十μA。
封装方面,线性稳压器注重散热,故使用热阻低的封装。
插件型以附散热片的TO-220,表贴型则使用散热片外露于背面的类型为主。
关键要点:・分正电压用和负电压用,各有输出固定型和可变型。
・LDO为输出输入间电压损耗低的类型,为支持电源电压更低而生。
・封装仍多使用附有散热片的插件型。
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。
图7:应用例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。
图8:优点和缺点关键要点:・充分了解优点/缺点后,与开关型一起进行比较探讨。
・如果条件充分,则线性稳压器在许多情况下是最佳选择。
这里所提的线性稳压器是IC(Integrated Circuit/集成电路),与其他的IC,例如运算放大器等,同样有表示特性或性能的规格。
规格的英语为Specification,有方法、标准、基准等含义。
线性稳压器的技术规格即规格表,其中有表示输出电压值及其精度等。
这些称为参数。
技术规格除了参数之外,还记载了最大额定值、工作保证条件、特性图表等非常重要的信息。
图-9为基本技术规格、规格确认点及规格表例。
绝对最大额定值定义为连一瞬间都不可超过的值。
其中虽然然有时会包含短路时间等时间概念的项目,不过基本上任何时间都不可超过,当然更没有±5%的公差值。
有时会出现:“超过的话会如何?”或“有多少余量?”等提问。
或许大家有兴趣知道,不过考虑绝对最大额定值的定义后就了解这问题并没有讨论的空间,应该探讨的是如何让使用上的最大值不超过最大额定值,或是使用较充裕的最大额定值。
保证规格值的条件非常重要,例如确认施加电压或温度等。
实际使用条件和规格要求条件未必一致。
例如,如果条件为Ta=25℃,其保证值则终究为Ta=25℃下的值。
然而,实际使用上并非Ta=25℃这样的恒温条件中。
因此,查看规格值时务必确认是否为某一点值、某范围,例如工作保证温度的值,然后再确认实际使用条件及接近设计设备工作条件的值。
附带的特性图表可有助于判断。
最后,规格值会记载最小值(Min)、最大值(Max)、标准值(Typ)的任何一值或全部。
其中,可以保证的只有最小值和最大值。
标准值根据特性分布或统计手法,数值有“大概这么多”的含义。
尽管基本上以规格值作为设计的基础,然而到底该使用哪个值来设计才好呢?标准值的大概是什么意思?原则上来说是要以最差条件的值为基准。
如何判断就需要靠设计者的诀窍与经验。
下面介绍线性稳压器中最起码必须了解和探讨的7项关键要点规格。
当然,其他规格也不能忽视。
除了线性稳压器外,充分阅读技术规格对设计者来说也非常重要。
图9:技术规格、规格的确认要点∙1) 输入电压范围∙2) 输出电压范围∙3) 输出精度(V REF精度)∙4) 输出电流∙5) 压差电压∙6) 瞬态响应特性∙7) 纹波抑制率关键要点:・绝对最大额定为必须严格遵守的重要项目。
・在设计上,所有工作温度范围内可保证的值是有效的。
・Typical值非保证值。
・充分阅读技术规格(不要仅限于电源IC的)也非常重要。
输入电压范围输入电压范围必须确认2个值。
最大额定值所显示的范围有“可输入”之意,施加电压的范围,并非表示在此范围内都会正常工作所以要默认不稳定电压的状况,并确认是否在范围内。
图10:输入输出的关系区别于最大额定,还有工作输入范围或推荐输入范围项目,故以后两者为目标。
图10为输入范围、输出范围、以及压差电压的关系。
有效输入范围为“输出电压+压差电压到最大输入电压之间”。
线性稳压器只能降压,所以输入电压低于“输出电压+压差电压”无法工作。
至于输入这种电压以下会如何则视IC电路构造而定,但大多会呈现“输入电压-压差电压”左右的电压。
不过并不能保证是否稳定工作。
如果输入电压更低时,一般认为会突然降至0V。
但在以电池驱动等应用,电路都会持续工作到电池耗尽,这类电池应用也会使用到低电压领域。
关键要点:・图10的关系须充分了解后设定输出输入条件。
输出电压范围图11输出电压范围为可变型的专用规格,固定输出型则没有。
输出电压范围,是指在支持可变上输出电压可设定的电压范围。
输出电压范围基本上其可变型可设定的最低电压为V REF。
V REF是1-1)项工作原理中已说明的误差放大器所连接的比较用基准电压。
工作电路无法处理低于基准电压(V REF)的电压。
V REF是IC的一部分,所以基本上无法从外部变更。
一般来说,CMOS系线性稳压器大概使用0.8V左右,而双极是使用1.2V左右的V REF。
这里必须注意的是,例如如果需要1V输出功率时,则不得选择1.2V的V REF。
图12话题回到输出电压范围,其最低电压为V REF f,最大为最大输入电压(V IN MAX)-压差电压(图10参考)。
输出输入条件可根据上述关系以计算求得,但有时会因功率损耗而受限制。
进行不超过Tj MAX的热计算,有时会因V IN、V OUT、I OUT、Ta的的条件而需要权衡。
关键要点:・通常无法将低于V REF的电压设定为输出。
・视设定条件而定,有时无法容许热损耗,故必须通过热计算来确认。
输出精度(V REF精度)图13输出精度为固定输出型输出电压的容许误差。
以前的标准为±5%,最近则大多为±1%的高精度。
输出精度与温度及输出电流密切相关,实际上的使用状况并非只在25℃,故设计时须参考全温度范围规格。
可变型方面,V REF精度合适,将成为IC本身的精度。
可变型的输出电压由于可用外置电阻来设定,因此,可变型的输出精度须于V REF的精度掺入输出设定电阻的误差。
关键要点:・可变型的输出电压精度受V REF精度及输出设定电阻的误差所影响。
・如果为通用电压,则最好使用固定型。
输出精度更高,且不必外置2个电阻。
输出电流输出电流的规格为保证可输出最低限电流的项目,基本上想必大多规定最小值。
视技术规格而定,有时以输出电流界限(Output Current Limit)来表现。
英语Limit的意义在此并非“限制”而是“界限”,如果可保证最小值,其意为“保证最小限度的电流值”,因此实际上为超过的电流。
必须注意的是,有时会因误认该值为限流值而破坏负载。
此外,有些IC会规定最小值和最大值。
此时最大值有电流被限制之意,为慎重起见,最好向厂商确认其限制值。