線性穩壓器的最大優點在于使用簡單。由于輸入和輸出各只附1個電容器工作,實質上或許可以說不需要設計。換句話說,散熱設計或許比電路設計麻煩(參考熱計算1-6)項)。此外,因為沒有開關電源般的開關噪聲,紋波抑制特性或電壓噪聲本身也小,所以在例如AV、通訊、醫療、測量等必須排除噪聲的應用上較受歡迎。
圖 7:應用例
缺點在于輸出輸入的電壓差大則損耗就大,損耗幾乎完全變為熱能,某些條件下發熱會非常大。如果使用功率達幾瓦以上等級,就必須常常面對發熱的問題。此外,線性穩壓器只能降壓。負電壓用的情況雖也相同,不過負電壓經常被混淆,在此加以說明。負電壓用線性穩壓器,例如輸入功率為-5V時,無法輸出更低的-12V。由于電位從-5V降至-12V,電壓從-5V朝-12V的負方向増加,故會朝負方向升壓。因此,可以做到的是以輸入-12V達到輸出-5V。
圖 8:優點和缺點
線性穩壓器的作用及原理
線性穩壓器的作用是在規定的工作范圍內,當輸入電壓或負載發生變化時能提供穩定的直流輸出電壓,并確保穩壓電路能長期、安全可靠地工作。
普通集成線性穩壓器也稱標準線性穩壓器或NPN型線性穩壓器。標準線性穩壓器主要由基準電壓源、取樣電路、誤差放大器、調整管等基本部分組成。
標準線性穩壓器的基本工作原理
標準性穩壓器的基本原理如圖1所示,串聯式調整管是由NPN型晶體管VT2、VT3構成的達林頓管。VT1為驅動管,它采用PNP型晶體管。U1為輸入電壓,U0為輸出電壓。R1和R2為収樣電阻,取樣電壓UQ加到誤差放大器的同相輸入端,與加在反相輸入端的基準電壓UREF相比較,二者的差值經誤差放大器放大后產生誤差電壓Ur,用來調節串聯調整管的壓降,使輸出電壓達到穩定。舉例說 明。,當輸出電壓U0降低時,UQ和UR均降低,因驅動電流增大,故調整管的壓降減小,使輸出電壓升高。
反之,若輸出電壓U0上升 ,誤差放大器輸出的驅動電流就會減小,調整管的壓降隨之增大, 使U0下降,最終使U0維持穩定。由于反饋環路總試圖使誤差放大器兩個輸入端的電位相等,即U0=UREF,因此
根據上圖式,可得:
需要說明幾點:
,輸出電壓通過反饋電路來進行控制,反饋電路需要補償措施以確保回路的穩定性。 某些線性穩壓器有內置補償電路,不需要外接補償元件,即可實現線性穩壓器的穩定工作。有些線性穩壓器需要接外部補償網絡。
第二,用于控制輸出電壓的反饋回路是通過取樣電阻來“判斷”輸出電壓的,并將取樣電壓送至誤差放大器的同相輸入端,基準電則接在反相輸入端。這意味著誤差放大器將通過不斷調節它的輸出電壓和調整管的電流,來使取樣電壓與基準電壓相等。線性穩壓器的輸出電壓通常為基準電壓的若干倍。
第三,與負載電流相比,通過電阻分壓器R1和R2的電流可忽略不計。
第四,駙動管VT1,必須采用PNP型晶體管,這是因為NPN型晶體管的發射結電壓UBE為正電壓,要求U B》U E,即U B>U 1這顯然是不合理的;而PNP管的UBE為負電壓,能滿足U B<U E,即U B<U 1的要求。
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