《電子技術(shù)應用》
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線性穩(wěn)壓器的工作原理及應用
摘要: 在消費類電子產(chǎn)品中,,由于線性穩(wěn)壓器的使用簡單,,外接元件少等優(yōu)點得到廣泛的應用,。本文講述線性穩(wěn)壓器的工作原理及應用。
Abstract:
Key words :


第一個需要考慮的因素便是確定預期輸出電壓。最為簡單的線性穩(wěn)壓器擁有一個固定的輸出電壓范圍,其由和圖1所示R1/R2網(wǎng)絡相類似的內(nèi)部連接確定,。可調(diào)穩(wěn)壓器可能會有四個引腳:Vin,、Vout,、接地引腳和調(diào)節(jié)引腳。調(diào)節(jié)引腳是用來調(diào)節(jié)電壓設置電阻,。

圖1基本的線性穩(wěn)壓器三端可調(diào)穩(wěn)壓器的輸出電壓如圖2所示


圖2三端可調(diào)穩(wěn)壓器并由下列關系式設定:

1.25V為電壓參考值,。分子和分母均除以R1可以得出:

這就是本系列第一篇文章(第1部分最基本的構(gòu)建塊——運算放大器)中所建立起來的非反相運算放大器(opamp)傳輸函數(shù)。我們通常用輸入電源電壓(線性)或輸出電流需求(負載)改變時其保持規(guī)定輸出電壓的表現(xiàn)來衡量穩(wěn)壓器的動態(tài)性能,,即對靜態(tài)變化和瞬態(tài)變化的響應,。我們通常是在最大負載電流下規(guī)定線性調(diào)整率(lineregulation),而負載調(diào)整率的規(guī)定則可能是在一個或多個線性電壓條件下完成的,。當輸入未得到調(diào)節(jié)時,可能會存在一定疊加于DC之上的電源線頻率AC,,即輸入紋波,,應從輸出中將其去除。

另一個動態(tài)性能變量是輸出噪聲,。通過增加穩(wěn)壓器輸出端的濾波器電容一般可以降低輸入紋波和輸出噪聲,,但是會延長瞬態(tài)恢復時間。線性穩(wěn)壓器的運行依賴于一個內(nèi)部增益級,。為了防止該增益級出現(xiàn)振蕩,,通常會需要一個最小輸出濾波器電容(請參見圖1中的C2)。一個輸入濾波器電容(請參見圖1中的C1)將有助于穩(wěn)壓器服務于瞬態(tài)負載,,尤其是在穩(wěn)壓器遠離電源時更需要這樣一個輸入濾波器電容,。許多穩(wěn)壓器都不容許存在反向電壓,。如果輸出電容被充電至輸出電壓,同時輸入短路至接地,,那么穩(wěn)壓器將出現(xiàn)反向電壓,,并且在所有電路獲得放電以前穩(wěn)壓器都會鎖閉在某種未知狀態(tài)中。這種故障狀態(tài)可能會引起穩(wěn)壓器自毀,。為了避免出現(xiàn)這種故障模式,,可能會需要一個反向二極管鉗位(請參見圖3)。

圖3反向電壓鉗位由于缺少一種將未用能量輸入存儲到穩(wěn)壓器的機制,,因此必須將其以散熱的形式耗散掉,。該功率可以由下列公式計算得到:

計算過程中輸入電流的使用,使得穩(wěn)壓器靜態(tài)或接地電流均得到考慮,。在要求負載電流大于穩(wěn)壓器承受能力的情況下,,可以添加一個外部晶體管,如圖4所示,。這種做法僅適用于可調(diào)輸出穩(wěn)壓器,。

圖4利用外部晶體管增大I(負載)該電路可能有助于將穩(wěn)壓器芯片的熱量通過散熱片轉(zhuǎn)移至晶體管。降低穩(wěn)壓器的功耗,,可以降低由于溫度變化帶來的輸出電壓漂移,。

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