线性稳压器的优缺点,作用及原理
2021-03-05 18:24:04
线性稳压器最大的优点是使用简单。由于只有一个电容连接到输入和输出,可以说本质上不需要设计。换句话说,散热设计可能比电路设计更麻烦(参考散热计算项1-6)。另外,由于没有开关电源那样的开关噪声,所以纹波抑制特性或电压噪声本身较小,所以在AV、通信、医疗、测量等必须消除噪声的应用中比较流行。
图7:应用程序示例
缺点是输出和输入的电压差大,损耗就大,损耗几乎完全变成热能,在某些条件下发热会很大。如果用电量在几瓦以上,一定经常面临发热的问题。此外,线性调节器只能降压。虽然在同样的情况下使用负电压,但是负电压往往是混淆的,这里就解释一下。负电压的线性调节器,例如,当输入功率为-5V时,不能输出低于-12V的电压。由于电位从-5V下降到-12V,电压从-5V上升到-12V的负方向,会向负方向升压。所以能做的就是输入-12V到输出-5V。
图8:优势和劣势
线性调节器的功能和原理
线性稳压器的作用是当输入电压或负载在规定的工作范围内变化时,提供稳定的DC输出电压,保证稳压电路能够长时间安全可靠地工作。
常见的集成线性调节器也称为标准线性调节器或NPN线性调节器。标准线性稳压器主要由基准电压源、采样电路、误差放大器、调节管等基本部件组成。
标准线性调节器的基本工作原理
标准电压调节器的基本原理如如图1所示。串联稳压管是由NPN晶体管VT2和VT3组成的达林顿管。VT1是驱动晶体管,采用PNP晶体管。U1是输入电压,U0是输出电压。R1和R2是采样电阻,采样电压UQ施加到误差放大器的同相输入端。与施加到反相输入端的参考电压UREF相比,它们之间的差值被误差放大器放大以产生误差电压Ur,该误差电压Ur用于调节串联调节器管的压降并稳定输出电压。举个例子。当输出电压U0降低时,UQ和乌尔都降低。随着驱动电流的增加,调节管的压降减小,输出电压增加。
相反,如果输出电压U0上升,误差放大器输出的驱动电流会减小,调节管的压降会增大,使U0下降,最终保持U0稳定。因为反馈回路总是试图使误差放大器的两个输入端的电位相等,即u0=uref,因此,
根据上面的模式,我们可以得到:
需要说明几点:
输出电压由反馈电路控制,需要补偿措施来保证回路的稳定性。一些线性调节器具有内置补偿电路,无需外部补偿元件即可实现线性调节器的稳定运行。一些线性调节器需要连接到外部补偿网络。
其次,控制输出电压的反馈回路通过采样电阻“判断”输出电压,并将采样的电压送到误差放大器的非反相输入端,而参考电压连接到反相输入端。这意味着误差放大器将通过不断调整其输出电压和调整管的电流,使采样电压等于参考电压。线性调节器的输出电压通常是参考电压的几倍。
第三,与负载电流相比,通过电阻分压器R1和R2的电流可以忽略不计。
第四,晶体管VT1必须是PNP晶体管,因为NPN晶体管的发射极结电压UB”UE为正电压,要求UB > U1显然不合理。PNP管的UBE为负电压,可以满足ub <UE的要求,即ub <u1。