線性穩(wěn)壓器的優(yōu)缺點(diǎn)，作用及原理

線性穩(wěn)壓器最大的優(yōu)點(diǎn)是使用簡(jiǎn)單。由于只有一個(gè)電容連接到輸入和輸出，可以說(shuō)本質(zhì)上不需要設(shè)計(jì)。換句話說(shuō)，散熱設(shè)計(jì)可能比電路設(shè)計(jì)更麻煩(參考散熱計(jì)算項(xiàng)1-6)。另外，由于沒(méi)有開(kāi)關(guān)電源那樣的開(kāi)關(guān)噪聲，所以紋波抑制特性或電壓噪聲本身較小，所以在AV、通信、醫(yī)療、測(cè)量等必須消除噪聲的應(yīng)用中比較流行。
圖7:應(yīng)用程序示例
缺點(diǎn)是輸出和輸入的電壓差大，損耗就大，損耗幾乎完全變成熱能，在某些條件下發(fā)熱會(huì)很大。如果用電量在幾瓦以上，一定經(jīng)常面臨發(fā)熱的問(wèn)題。此外，線性調(diào)節(jié)器只能降壓。雖然在同樣的情況下使用負(fù)電壓，但是負(fù)電壓往往是混淆的，這里就解釋一下。負(fù)電壓的線性調(diào)節(jié)器，例如，當(dāng)輸入功率為-5V時(shí)，不能輸出低于-12V的電壓。由于電位從-5V下降到-12V，電壓從-5V上升到-12V的負(fù)方向，會(huì)向負(fù)方向升壓。所以能做的就是輸入-12V到輸出-5V。
圖8:優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)
線性調(diào)節(jié)器的功能和原理
線性穩(wěn)壓器的作用是當(dāng)輸入電壓或負(fù)載在規(guī)定的工作范圍內(nèi)變化時(shí)，提供穩(wěn)定的DC輸出電壓，保證穩(wěn)壓電路能夠長(zhǎng)時(shí)間安全可靠地工作。
常見(jiàn)的集成線性調(diào)節(jié)器也稱為標(biāo)準(zhǔn)線性調(diào)節(jié)器或NPN線性調(diào)節(jié)器。標(biāo)準(zhǔn)線性穩(wěn)壓器主要由基準(zhǔn)電壓源、采樣電路、誤差放大器、調(diào)節(jié)管等基本部件組成。
標(biāo)準(zhǔn)線性調(diào)節(jié)器的基本工作原理
標(biāo)準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)器的基本原理如如圖1所示。串聯(lián)穩(wěn)壓管是由NPN晶體管VT2和VT3組成的達(dá)林頓管。VT1是驅(qū)動(dòng)晶體管，采用PNP晶體管。U1是輸入電壓，U0是輸出電壓。R1和R2是采樣電阻，采樣電壓UQ施加到誤差放大器的同相輸入端。與施加到反相輸入端的參考電壓UREF相比，它們之間的差值被誤差放大器放大以產(chǎn)生誤差電壓Ur，該誤差電壓Ur用于調(diào)節(jié)串聯(lián)調(diào)節(jié)器管的壓降并穩(wěn)定輸出電壓。舉個(gè)例子。當(dāng)輸出電壓U0降低時(shí)，UQ和烏爾都降低。隨著驅(qū)動(dòng)電流的增加，調(diào)節(jié)管的壓降減小，輸出電壓增加。
相反，如果輸出電壓U0上升，誤差放大器輸出的驅(qū)動(dòng)電流會(huì)減小，調(diào)節(jié)管的壓降會(huì)增大，使U0下降，最終保持U0穩(wěn)定。因?yàn)榉答伝芈房偸窃噲D使誤差放大器的兩個(gè)輸入端的電位相等，即u0=uref，因此，
根據(jù)上面的模式，我們可以得到：
需要說(shuō)明幾點(diǎn)：
輸出電壓由反饋電路控制，需要補(bǔ)償措施來(lái)保證回路的穩(wěn)定性。一些線性調(diào)節(jié)器具有內(nèi)置補(bǔ)償電路，無(wú)需外部補(bǔ)償元件即可實(shí)現(xiàn)線性調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定運(yùn)行。一些線性調(diào)節(jié)器需要連接到外部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
其次，控制輸出電壓的反饋回路通過(guò)采樣電阻“判斷”輸出電壓，并將采樣的電壓送到誤差放大器的非反相輸入端，而參考電壓連接到反相輸入端。這意味著誤差放大器將通過(guò)不斷調(diào)整其輸出電壓和調(diào)整管的電流，使采樣電壓等于參考電壓。線性調(diào)節(jié)器的輸出電壓通常是參考電壓的幾倍。
第三，與負(fù)載電流相比，通過(guò)電阻分壓器R1和R2的電流可以忽略不計(jì)。
第四，晶體管VT1必須是PNP晶體管，因?yàn)镹PN晶體管的發(fā)射極結(jié)電壓UB”UE為正電壓，要求UB  > U1顯然不合理。PNP管的UBE為負(fù)電壓，可以滿足ub  <UE的要求，即ub  <u1。