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低压差稳压器

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LM1117 低压降稳压器集成电路 LM1117的裸晶
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LM2940L 稳压器芯片
LM2940L 稳压器芯片

低压差稳压器(英语:Low-dropout regulatorLDO),又称低压差线性稳压器、低压降稳压器,是线性直流稳压器的一种,用途同是提供稳定的直流电压电源。相比于一般线性直流稳压器,低压差稳压器能于更小输出输入电压差的情况下工作。

历史

第一个低压降稳压器是输出可调式设计,在1977年发表于杂志"Electronic Design",题为"Break Loose from Fixed IC Regulators"。该文章作者是Robert Dobkin,当时他任职于美国国家半导体(英语:National Semiconductor),该公司因此声称是低压降稳压器的发明者。[1]Dobkin其后在1981年离开National Semiconductor并与Robert J. Widlar 一起创立Linear Technology,现为该公司的CTO[2]

首枚低压降稳压器集成电路是LT1083。

原理

低压差稳压器原理上与一般的线性直流稳压器基本相同,分别在于低压差稳压器输出端的功率由NPN晶体管共集极架构,改为PNP集电极开路架构(以使用双极性晶体管以言)。[3]这种架构下,功率晶体管的控制极只要利用对地的电压差就能让晶体管处于饱和导通状态,因此输入端只需高出输出端多于功率晶体管的饱和电压,稳压器就能运作,稳定输出电压。

这类设计在保持稳定性方设计难度较高,因为输出级的阻抗较大,较易不稳定或起振。[4]

使用的功率晶体管

低压差稳压器所使用的功率晶体管可以是 双极性晶体管场效晶体管

双极性晶体管因为基极电流的关系,会耗用额外的电流,增加功耗,在相对高输出电压、低输出电流、低输出输入电压差的情况下尤其明显。[5]

场效晶体管没有双极性晶体管的功耗问题,但其所需导通的闸极电压限制了其在低输出电低的应用,而且场效晶体管管的成本较高。随着半导体技术的进步,这两方面的问题都得以改善。

规格/参数

Torex XC6206 3.3V 低压降稳压器 (SOT23 封装)
Torex XC6206 3.3V 低压降稳压器 (SOT23 封装)

低压差稳压器样重要的参数有压降电压、压差(Dropout voltage)、静态耗电电流、静态电流(quiescent current)、负载调节( Load Regulation ),线性调节(Line Regulation),最大输出电流,速度,瞬态响应(Transient response)…等。个别低压差稳压器会标明电源抑制比(PSRR),输出噪声(Output noise)。

压降电压/压差(dropout voltage)

静态电流(quiescent current)

静态电流,即稳压器自身消耗的电流,也就是稳压器内部的耗电量,测量方法是输入电流减去输出电流:

一般低压差稳压器的静态电流都相当低,这使得压差稳压器可以长时间处于备用状态而有不会有明显电力损耗。低压差稳压器的功耗为:

电源抑制比(PSRR)

电源抑制比描述对电源噪声的抑制能力(PSRR),对低压降稳压器而言就是其抑制输入电源对输出的影响。[6] 这个能力会随噪声的频率而改变,对稳压器而言,整体上噪声频率越高,抑制能力越低,输出所受的影响越大。一般低压降稳压器在1kHz以下都有不错的PSRR。

低压差稳压器的电源抑制比对音频线路、类比数位转换(ADC)或数位类比转换器(DAC)线路相当重要,由于低压差稳压器在高频的PSRR较低,对射频线路的帮助相对有限。

参见

参考文献

外部链接

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低压差稳压器
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