线性电压调节器

✍ dations ◷ 2025-11-07 04:18:44 #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

  • 黑根霉Ascophora mucedo Mucor ascophorus Mucor mucedo Mucor stolonifer Rhizopus nigricans Rhizopus stolonifer var. stolonifer黑根霉(Rhizopus stolonifer或Rhizopus n
  • 孟乔森综合征孟乔森综合征(Munchausen syndrome)是指一种通过描述、幻想疾病症状,假装有病乃至主动伤残自己或他人,以取得同情的心理疾病。它还有求医癖、住院癖、佯病症等俗名。此疾病得名
  • 蒙古人种蒙古人种(英语:Mongoloid),通称黄种人,是西方人定义的一个居住范围包括东亚、中亚、东南亚、北亚、南亚、北极地区、美洲以及太平洋岛屿上的种族。根据18-19世纪法国人类学家乔治
  • 马车马车,是一种以马匹拉动的交通工具,而马车夫当司机。在蒸气机与内燃机发明之前,马车、牛车、鹿车和驴车等都是平常的私家车,用于货物运输和贵族代步。在法国,街车也曾有过以马力来
  • 矛盾粗略的说,矛盾(英语:Contradiction)是在两个或更多陈述、想法或行动之间的不一致,存在差别。汉语辞源出自《韩非子》中《难一》所述故事:白话文大意为:有一位卖盾牌和卖矛的楚国人,
  • 河狐河狐(Lycalopex gymnocercus),又名巴拉圭狐或巴拉圭胡狼,是南美洲彭巴斯草原的一种伪狐。它们分布在阿根廷、乌拉圭、巴拉圭及巴西的南美洲中部。河狐像山狐,但较为细小,毛色呈灰
  • 军团士兵罗马军团士兵,是马略改革后,罗马军团中的一种职业士兵。只有45岁以下的罗马公民,才可以成为军团士兵。士兵加入军团后,一般服役二十五年,役期最后五年不需要服全役。士兵在进入敌
  • 扎法尔·伊里斯梅托夫扎法尔·伊里斯梅托夫(Jafar Irismetov,1976年08月23日-),出生于苏联,乌兹别克职业足球运动员,司职前锋。他曾是乌兹别克国脚,录得36次上阵,射入15球之纪录。
  • 日野启三日野启三(日野 啓三,ひの けいぞう,1929年6月14日-2002年10月14日),日本作家,出生于东京。曾在1974及1986年分别获得芥川龙之介赏和谷崎润一郎赏。
  • 电磁场的数学表述在电磁学里,有几种电磁场的数学表述,这篇文章会讲述其中三种表述。物理学家时常会用三维的矢量场来表达电场和磁场。这些矢量场在时空的每一点都有一个定义值,被认为是空间坐标