线性电压调节器

✍ dations ◷ 2025-02-23 22:45:54 #电子学

线性电压调节器(英语:Linear regulator),又称线性稳压器、线性调节器,是一种元件,作用是保持电压稳定。稳压器的电阻会因应负载及输入电压的变化,以达至输出电压稳定不变。其动作尤如一不停自动调节阻值的可变电阻,使之与负载得出的分压保持固定,而过程中因输出与输入电压差而多出的能量则以发热的形式消散掉。而开关式稳压器是不停高速地在导通/断开之间切换,使得输出的平均值保持在所需电压值。输入线性稳压器的电压必须高于输出电压,好让稳压器内能作出降压作用以达至输出稳定,因此效率受限制。

线性稳压器可以是置于电源和负载之间(串联稳压器),或与负载并联(并联稳压器)。简单的线性稳压器可以只包含齐纳二极管和一枚串联电阻器;更复杂的线性稳压器包含多个组成部分:参考电压、误差放大器和功率传输元件。由于线性稳压器被广泛应用,因此多被制成集成电路,但也可以固态电子器件或真空管等分立元件构成。

以晶体管(或其它器件)调节流过负载的电流,负载所得的电压就是稳压器的输出电压。比较输出电压与稳压器内部的参考电压,所产生的差动信号用作控制晶体管,形成一个负反馈回路,加上适当的补偿,输出电压就能调整下降至目标电压,不受输入电压或负载变动影响,并保持合理地稳定。

线性稳压器必须在输入电压高于输出不少于某电压值时输出才能稳定至目标电压,这个最少的电压称为压降电压、下压降、电压差(dropout)。例如常用的7805,作用是把输出保持在5V,但输入必须保持在7V以上,否则输出就会低于目标电压5V以下,故其压降电压就是7V-5V=2V。由于须有压差的存在,线性稳压器效率大都很低:因为其原理就是要将多于稳定电压下负载所需的能量,在晶体管内以散发热能的形式消耗掉。而晶体管发热所造成的功率损失就是电流乘以晶体管两端压降。

这个问题在低输出电压的情况尤其严重,假若输出要求为2V,而压降电压同是2V,效率就必是在2V/(2V+2V)=50%或以下,这样低的效率,在实际应用上多不为接受。这情况下就需使用低压差稳压器(LDO),其压降电压特别低,一般都在300mV(0.3V)或以下,这种情况在微处理器的电源中常遇见。这也是为何机乎所有低输出电压的线性稳压IC都是低压差稳压器。

开关电源可以更有效地达至相同的功能,但成本较高及有开关噪声,在轻负载、输出电压较高或输出电压接近电源电压的情况下,线性调节器的效率也不俗,有可能是合适的选择。线性调节器还具有的优点是:不需要磁性器件(电感器或变压器),磁性器件可能相对昂贵或占空间;设计更简单,噪声也更低。线性调节器的一些设计仅适用晶体管、二极管和电阻器,这就更容易制造到集成电路中,进一步减小它们的质量、在PCB上的占位面积和成本。

线性调节器有两种基本形式:串联调节器和并联调节器。

若负载超出线性稳压器设计的承受能力时,可能会导致稳压器永久损坏,为了避免损坏稳压器,线性稳压器可以但不一定俱备以下保护功能,包括:

相关

  • 空穴现象空穴现象(Cavitation),又译气穴现象、气蚀现象或空洞现象,指的是在流动的液体中气相的空穴 – 亦即极小的无液体空间(“气泡”或“空隙”) – 产生与消灭的一种物理现象,是力作用在
  • 阿德里安埃德加·阿德里安,第一代阿德里安男爵,OM,PRS(英语:Edgar Adrian, 1st Baron Adrian,1889年11月30日-1977年8月4日),英国电生理学家,曾任剑桥大学教授、英国皇家学会会长。他和查尔斯
  • 集体发明物集体发明物(英语:Collective Invention)是由比利时超现实主义画家雷内·弗朗索瓦·吉兰马格利特于1935年创作的。此画的尺寸的尺寸是长73公分,宽116公分,现为私人收藏品。1934年,
  • 凯米萨米语凯米萨米语(samääškiela,直译为“萨米语”)是一种已经消失的萨米语,原本流行在芬兰拉普兰的最南部地区,直至南部库萨莫的萨米人村落。凯米萨米语有着一套复杂的本地变体,这使得
  • 约翰·G·卡莱尔约翰·格里芬·卡莱尔(John Griffin Carlisle,1834年9月5日-1910年7月31日),著名的美国政治家、美国民主党重要人物之一。1883年至1889年,他担任美国众议院议长;1893年至1897年,担任
  • 莉莉·辛格莉莉·萨伊尼·辛格(英语:Lilly Saini Singh,印地语:लिली सैनी सिंह,1988年9月26日-)是一位加拿大YouTube红人、部落格作家、喜剧演员和演员。较为广为人知是其YouTube
  • 乔治·斯蒂芬诺伯罗斯乔治·斯蒂芬诺伯罗斯(George Robert Stephanopoulos,1961年2月10日-)是美国的一位记者和政治家。他曾在克林顿政权中担任要职。现在则是美国广播公司(ABC)华盛顿支局长。自2009
  • 凯莎·奈特·普莱姆凯莎·奈特·普莱姆(英语:Keshia Knight Pulliam,1979年4月9日-),美国女演员。她在全国广播公司(NBC)情景喜剧《考斯比秀》(1984-92年)中饰演5岁至13岁的克里夫·赫克斯特布尔和克莱尔
  • 爱纳康爱纳康有限公司(Enercon GmbH(德语发音:.mw-parser-output .IPA{font-family:"Charis SIL","Doulos SIL","Linux Libertine","Segoe UI","Lucida Sans Unicode","Code2000","G
  • 巩昌镇巩昌镇,是中华人民共和国甘肃省定西市陇西县下辖的一个乡镇级行政单位。巩昌镇下辖以下地区:东城社区、南城社区、西城社区、北城社区、西郊社区、东郊社区、西街村、东街村、