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帶你探索穩(wěn)壓器的優(yōu)缺點(diǎn)和選擇技巧

jf_52237184 ? 來源:jf_52237184 ? 作者:jf_52237184 ? 2024-01-24 10:35 ? 次閱讀

TOREX特瑞仕(KOYUELEC光與電子):帶你探索穩(wěn)壓器的優(yōu)缺點(diǎn)和選擇技巧

電壓穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

下面介紹線性穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)/缺點(diǎn)。


優(yōu)點(diǎn)

線性穩(wěn)壓器優(yōu)點(diǎn)可以列舉如下


設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,只需在輸入和輸出端連接電容器即可運(yùn)行。

低噪聲

元件數(shù)量少,節(jié)省空間

價(jià)格低

產(chǎn)品數(shù)量多,易于選擇最佳產(chǎn)品


特別是低噪聲,對(duì)于作為開關(guān)型電壓穩(wěn)壓器的DC/DC轉(zhuǎn)換器,具有很大的優(yōu)勢(shì)。


DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行開關(guān)工作,原則上會(huì)產(chǎn)生開關(guān)噪聲。這種開關(guān)噪聲可能會(huì)導(dǎo)致IC發(fā)生故障,有時(shí)需要添加元件和濾波器等來消除噪聲。


線性穩(wěn)壓器,因?yàn)椴贿M(jìn)行開關(guān),原則上不產(chǎn)生開關(guān)噪聲,能提供低噪聲的電壓。


缺點(diǎn)

線性型電壓穩(wěn)壓器缺點(diǎn)可以列舉如下


如果輸入電壓與輸出電壓的差值大,則損耗大/效率低

如果輸入電壓與輸出電壓的差值大,則發(fā)熱大,需要采取散熱措施

只能進(jìn)行降壓工作(降低電壓)


如果不在意以上缺點(diǎn),線性穩(wěn)壓器通常是最佳選擇。相反,如果不能容忍這些缺點(diǎn),則必須考慮開關(guān)型DC/DC轉(zhuǎn)換器,而不是線性穩(wěn)壓器。

02

電壓穩(wěn)壓器的缺點(diǎn):損耗、發(fā)熱

下面介紹電壓穩(wěn)壓器的缺點(diǎn),即損耗、發(fā)熱。


電壓穩(wěn)壓器將IC內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)晶體管/FET作為可變電阻,通過調(diào)整電阻值將輸出電壓控制在恒定水平。


這意味著IC內(nèi)部的可變電阻(驅(qū)動(dòng)晶體管/FET),會(huì)在輸入/輸出電位差(即輸入電壓和輸出電壓之差)處造成IC內(nèi)部電壓下降。由于該可變電阻的電壓下降和流過IC的電流(=輸出電流),會(huì)產(chǎn)生損耗及IC的發(fā)熱。


具體舉例如下,考慮輸入電壓為5V、輸出電壓為3V、輸出電流為100mA的情況。


輸入電壓5V和輸出電壓3V之間的差值2V在IC內(nèi)部電壓下降。流向IC的電流與輸出電流相同,為100mA。(嚴(yán)格來說,由于電流消耗等原因,兩者略有不同)。


通過該電壓差2V和流向IC的電流100mA,在IC內(nèi)部會(huì)損耗2V×100mA=200mW的電力,造成IC發(fā)熱。


wKgZomWwd02AVXyGAAKwPt4ia8Y538.png

(VIN–VOUT) xIOUT= Heat loss

The larger the voltage difference between input and output,
the greater the loss as heat generation.


從計(jì)算公式可以看出,在輸入輸出電壓差大和輸出電流大的條件下,IC的損耗變大,IC的發(fā)熱量增加。


在本例中,由于從輸入電壓5V到輸出電壓3V,相差2V,但如果從輸入電壓24V下降到輸出電壓3V,則相差21V,在輸出電流100mA時(shí)會(huì)損耗2.1W。


另外,發(fā)熱量增加的話,結(jié)溫會(huì)升高,為了抑制結(jié)溫需要采取散熱措施。


在結(jié)溫超過IC的絕對(duì)最大額定值的情況下,必須考慮改用為高散熱產(chǎn)品或開關(guān)型DC/DC轉(zhuǎn)換器。

03

電壓穩(wěn)壓器和DC/DC轉(zhuǎn)換器的區(qū)分使用

使用開關(guān)型DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況如下。

除此之外,最適合使用線性穩(wěn)壓器。

應(yīng)使用DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況

(a)電源配置


需要降壓以外的電源配置(升壓、升降壓、極性反轉(zhuǎn))


(b)發(fā)熱


由于IC發(fā)熱,不能使用電壓穩(wěn)壓器

想要減少系統(tǒng)整體的發(fā)熱

為了降低系統(tǒng)整體的成本/節(jié)省空間,希望減少散熱器等熱對(duì)策部件


(c)損耗、效率有關(guān)


為了延長(zhǎng)電池的工作時(shí)間,希望改善電壓穩(wěn)壓器的損耗

為了降低設(shè)備整體的功耗,需要使用高效率的DC/DC轉(zhuǎn)換器

電壓穩(wěn)壓器
(線性型)
DC/DC轉(zhuǎn)換器
(開關(guān)型)
設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 Good Normal
部件數(shù)量/節(jié)省空間 Good Normal
價(jià)格 Low Normal
噪音 Good Bad
效率 Bad Good
發(fā)熱 Bad Good
電池壽命 Short Long
電源配置 Step-down Step-down/Step-up etc

審核編輯 黃宇

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