這裡說的線性穩壓電源，是指調整管工作在線性狀态下的直流穩壓電源。調整管工作在線性狀态下，可這麼來理解：RW(見下面的分析)是連續可變的，亦 即是線性的。而在開關電源中則不一樣，開關管(在開關電源中，我們一般把調整管叫做開關管)是工作在開、關兩種狀态下的：開——電阻很小;關——電阻很 大。工作在開關狀态下的管子顯然不是線性狀态。

線性穩壓電源是比較早使用的一類直流穩壓電源。線性穩壓直流電源的特點是：輸出電壓比輸入電壓低;反應速度快，輸出紋波較小;工作産生的噪聲低;效率較低(現在經常看的LDO就是為了解決效率問題而出現的);發熱量大(尤其是大功率電源)，間接地給系統增加熱噪聲。

工作原理：我們先用下圖來說明線性穩壓電源調節電壓的原理。如下圖所示，可變電阻RW跟負載電阻RL組成一個分壓電路，輸出電壓為：

Uo=Ui×RL/(RW RL)，因此通過調節RW的大小，即可改變輸出電壓的大小。請注意，在這個式子裡，如果我們隻看可調電阻RW的值變 化，Uo的輸出并不是線性的，但如果把RW和RL一起看，則是線性的。還要注意，我們這個圖并沒有将RW的引出端畫成連到左邊，而畫在右邊。雖然這從公式 上看并沒有什麼區别，但畫在右邊，卻正好反映了“采樣”和“反饋”的概念----實際中的電源，絕大部分都是工作在采樣和反饋的模式下的，使用前饋方法很 少，或就是用了，也隻是輔助方法而已。

讓我們繼續：如果我們用一個三極管或者場效應管，來代替圖中的可變阻器，并通過檢測輸出電壓的大小，來控制這個“變阻器”阻值的大小，使輸出電壓保持恒定，這樣我們就實現了穩壓的目的。這個三極管或者場效應管是用來調整電壓輸出大小的，所以叫做調整管。

像圖1所示的那樣，由于調整管串聯在電源跟負載之間，所以叫做串聯型穩壓電源。相應的，還有并聯型穩壓電源，就是将調整管跟負載并聯來調節輸出電 壓，典型的基準穩壓器TL431就是一種并聯型穩壓器。所謂并聯的意思，就是象圖2中的穩壓管那樣，通過分流來保證衰減放大管射極電壓的“穩定”，也許這個圖并不能讓你一下子看出它是“并聯”的，但細心一看，确實如此。不過，大家在此還要注意一下：此處的穩壓管，是利用它的非線性區工作的，因此，如果認為 它是一個電源，它也是一個非線性電源。為了便于大家理解，回頭我們找一個理适合的圖來看，直到可以簡明地看懂為止。

由于調整管相當于一個電阻，電流流過電阻時會發熱，所以工作在線性狀态下的調整管，一般會産生大量的熱，導緻效率不高。這是線性穩壓電源的一個最主 要的一個缺點。想要更詳細的了解線性穩壓電源，請參看模拟電子線路教科書。這裡我們主要是幫助大家理清這些概念以及它們之間的關系。

圖1

一般來說，線性穩壓電源由調整管、參考電壓、取樣電路、誤差放大電路等幾個基本部分組成。另外還可能包括一些例如保護電路，啟動電路等部分。下圖是 一個比較簡單的線性穩壓電源原理圖(示意圖，省略了濾波電容等元件)，取樣電阻通過取樣輸出電壓，并與參考電壓比較，比較結果由誤差放大電路放大後，控制 調整管的導通程度，使輸出電壓保持穩定。

圖2

常用的線性串聯型穩壓電源芯片有：78XX系列(正電壓型)，79XX系列(負電壓型)(實際産品中，XX用數字表示，XX是多少，輸出電壓就是多 少。例如7805，輸出電壓為5V);LM317(可調正電壓型)，LM337(可調負電壓型);1117(低壓差型，有多種型号，用尾數表示電壓值。如 1117-3.3為3.3V，1117-ADJ為可調型)。

1.DC to DC包括boost(升壓)、buck(降壓)、 Boost/buck(升/降壓)和反相結構，具有高效率、高輸出電流、低靜态電流等特點，随着集成度的提高，許多新型DC-DC 轉換器的外圍電路僅需電感和濾波電容;但該類電源控制器的輸出紋波和開關噪聲較大、成本相對較高。

2.LDO：低壓差線性穩壓器的突出優點是具有最低的成本，最低的噪聲和最低的靜态電流。它的外圍器件也很少，通常隻有一兩個旁路電容。新型LDO 可達到 以下指标：30μV 輸出噪聲、60dB PSRR、6μA 靜态電流及100mV 的壓差。LDO 線性穩壓器能夠實現這些特性的主要原因在于内部調整管采用了P 溝道場效應管，而不是通常線性穩壓器中的PNP 晶體管。P 溝道的場效應管不需要基極電流驅動，所以大大降低了器件本身的電源電流;另一方面，在采用PNP 管的結構中，為了防止PNP 晶體管進入飽和狀态降低輸出能力，必須保證較大的輸入輸出壓差;而P 溝道場效應管的壓差大緻等于輸出電流與其導通電阻的乘積，極小的導通電阻使其壓差非常低。當系統中輸入電壓和輸出電壓接近時， LDO 是最好的選擇，可達到很高的效率。所以在将锂離子電池電壓轉換為3V 電壓的應用中大多選用LDO，盡管電池最後放電能量的百分之十沒有使用，但是LDO 仍然能夠在低噪聲結構中提供較長的電池壽命。

什麼是開關穩壓器?

開關穩壓器使用輸出級，重複切換“開”和“關”狀态，與能量存貯部件(電容器和感應器)一起産 生輸出電壓。它的調整是通過根據輸出電壓的反饋樣本來調整切換定時來實現的。在固定頻率的穩壓器中，通過調節開關電壓的脈沖寬度來調節切換定時 ? 這就是所謂的 PWM 控制。在門控振蕩器或脈沖模式穩壓器中，開關脈沖的寬度和頻率保持恒定，但是，輸出開關的“開”或“關”由反饋控制。

根據開關和能量存貯部件的排列，産生的輸出電壓可以大于或小于輸入電壓，并且可以用一個穩壓器産生多個輸出電壓。在大多數情況下，在同樣的輸入電壓和輸出電壓要求下，脈沖(降壓)開關穩壓器比線性穩壓器轉換電源的效率更高。

什麼是 LDO(低壓降)穩壓器?

LDO 是一種線性穩壓器。線性穩壓器使用在其線性區域内運行的晶體管或 FET，從應用的輸入電壓中減去超額的電壓，産生經過調節的輸出電壓。所謂壓降電壓，是指穩壓器将輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之内所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的 LDO(低壓降)穩壓器通常使用功率晶體管(也稱為傳遞設備)作為 PNP。這種晶體管允許飽和，所以穩壓器可以有一個非常低的壓降電壓，通常為 200mV 左右;與之相比，使用 NPN 複合電源晶體管的傳統線性穩壓器的壓降為 2V 左右。負輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設備，其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設備類似。

更新的發展使用 CMOS 功率晶體管，它能夠提供最低的壓降電壓。使用 CMOS，通過穩壓器的唯一電壓壓降是電源設備負載電流的 ON 電阻造成的。如果負載較小，這種方式産生的壓降隻有幾十毫伏。

線性穩壓器與開關穩壓器的比較如何?

優點：

簡單

輸出紋波電壓低

出色的 line 和負載穩壓

對負載和 line 的變化響應迅速

電磁幹擾 (EMI) 低

效率高(降低了冷卻所需的源電源需求)

能夠處理較高的電源密度

拓撲學結果可用于傳遞單個或多個輸出電壓，大于或小于生成的輸出電壓

缺點：

效率低

如果需要冷卻設備，則要求較大的空間

輸出紋波電壓高

瞬時恢複時間較慢

産生電磁幹擾(EMI)

LDO是低壓差的器件，因此，輸出多為固定電壓，否則失去了低壓差的意義，盡管輸入電壓可以在一定的範圍。

DCtoDC是電壓轉換，有升壓、降壓等，一般升壓電路的輸出電流不可能做大，而降壓的電流可以做得較大。

TI公司有各種上述電路，可以到TI公司的網站查，數據多數是英文的。其他公司的用得不多，不好說。

DC-DC，其實内部是先把DC直流電源轉變為交流電電源AC。通常是一種自激震蕩電路，所以外面需要電感等分立元件。

然後在輸出端再通過積分濾波，又回到DC電源。由于産生AC電源，所以可以很輕松的進行升壓跟降壓。兩次轉換，必然會産生損耗，這就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC效率的問題。

LDO是low dropout regulator，意為低壓差線性穩壓器，是相對于傳統的線性穩壓器來說的。傳統的線性穩壓器，如78xx系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓高出 2v~3V以上，否則就不能正常工作。但是在一些情況下，這樣的條件顯然是太苛刻了，如5v轉3.3v,輸入與輸出的壓差隻有1.7v，顯然是不滿足條件 的。針對這種情況，才有了LDO類的電源轉換芯片。

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