探究和了解線性穩壓器

線性穩壓器的成功應用取決于對優化該系列器件性能的一些專用電路設 計的考慮和對規范的了解、掌握。

第一個需要考慮的因素便是確定預期輸出電壓。最為簡單的線性穩壓器擁有一個固定的輸出電壓范圍，其由和圖 1 所示 R1/R2 網絡相類似的內部連接確定。可調穩壓器可能會有四個引腳：Vin、Vout、接地引腳和調節引腳。調節引腳是用來調節電壓設置電阻。

圖 1 基本的線性穩壓器

三端可調穩壓器的輸出電壓如圖 2 所示

圖 2 三端可調穩壓器

并由下列關系式設定：

1.25 V 為電壓參考值。分子和分母均除以 R1 可以得出：

這就是本系列第一篇文章(第 1 部分 最基本的構建塊——運算放大器)中所建立起來的非反相運算放大器 (op amp) 傳輸 函數。

我們通常用輸入電源電壓(線性)或輸出電流需求(負載)改變時其保持規定輸出電壓的表現來衡量穩壓器的動態性能，即對靜態 變化和瞬態變化的響應。我們通常是在最大負載電流下規定線性調整率 (line regulation)，而負載調整率的規定則可能是在一個或多 個線性電壓條件下完成的。

當輸入未得到調節時，可能會存在一定疊加于 DC 之上的電源線頻率 AC，即輸入紋波，應從輸出中將其去除。另一個動態性能變 量是輸出噪聲。通過增加穩壓器輸出端的濾波器電容一般可以降低輸入紋波和輸出噪聲，但是會延長瞬態恢復時間。

線性穩壓器的運行依賴于一個內部增益級。為了防止該增益級出現振蕩，通常會需要一個最小輸出濾波器電容(請參見圖 1 中的 C2)。一個輸入濾波器電容(請參見圖 1 中的 C1)將有助于穩壓器服務于瞬態負載，尤其是在穩壓器遠離電源時更需要這樣一個輸入 濾波器電容。

許多穩壓器都不容許存在反向電壓。如果輸出電容被充電至輸出電壓，同時輸入短路至接地，那么穩壓器將出現反向電壓，并且 在所有電路獲得放電以前穩壓器都會鎖閉在某種未知狀態中。這種故障狀態可能會引起穩壓器自毀。為了避免出現這種故障模式， 可能會需要一個反向二極管鉗位(請參見圖 3)。

圖 3 反向電壓鉗位

由于缺少一種將未用能量輸入存儲到穩壓器的機制，因此必須將其以散熱的形式耗散掉。該功率可以由下列公式計算得到：

計算過程中輸入電流的使用，使得穩壓器靜態或接地電流均得到考慮。

在要求負載電流大于穩壓器承受能力的情況下，可以添加一個外部晶體管，如圖 4 所示。這種做法僅適用于可調輸出穩壓器。

圖 4 利用外部晶體管增大 I(負載)

該電路可能有助于將穩壓器芯片的熱量通過散熱片轉移至晶體管。降低穩壓器的功耗，可以降低由于溫度變化帶來的輸出電壓 漂移。