帶你探索線性型電壓穩(wěn)壓器的優(yōu)缺點(diǎn)和選擇技巧

01

電壓穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

下面介紹線性穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)/缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)

線性穩(wěn)壓器優(yōu)點(diǎn)可以列舉如下

設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只需在輸入和輸出端連接電容器即可運(yùn)行。

低噪聲

元件數(shù)量少，節(jié)省空間

價(jià)格低

產(chǎn)品數(shù)量多，易于選擇最佳產(chǎn)品

特別是低噪聲，對(duì)于作為開(kāi)關(guān)型電壓穩(wěn)壓器的DC/DC轉(zhuǎn)換器，具有很大的優(yōu)勢(shì)。

DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行開(kāi)關(guān)工作，原則上會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)噪聲。這種開(kāi)關(guān)噪聲可能會(huì)導(dǎo)致IC發(fā)生故障，有時(shí)需要添加元件和濾波器等來(lái)消除噪聲。

線性穩(wěn)壓器，因?yàn)椴贿M(jìn)行開(kāi)關(guān)，原則上不產(chǎn)生開(kāi)關(guān)噪聲，能提供低噪聲的電壓。

缺點(diǎn)

線性型電壓穩(wěn)壓器缺點(diǎn)可以列舉如下

如果輸入電壓與輸出電壓的差值大，則損耗大/效率低

如果輸入電壓與輸出電壓的差值大，則發(fā)熱大，需要采取散熱措施

只能進(jìn)行降壓工作（降低電壓）

如果不在意以上缺點(diǎn)，線性穩(wěn)壓器通常是最佳選擇。相反，如果不能容忍這些缺點(diǎn)，則必須考慮開(kāi)關(guān)型DC/DC轉(zhuǎn)換器，而不是線性穩(wěn)壓器。

02

電壓穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)：損耗、發(fā)熱

下面介紹電壓穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)，即損耗、發(fā)熱。

電壓穩(wěn)壓器將IC內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)晶體管/FET作為可變電阻，通過(guò)調(diào)整電阻值將輸出電壓控制在恒定水平。

這意味著IC內(nèi)部的可變電阻（驅(qū)動(dòng)晶體管/FET），會(huì)在輸入/輸出電位差（即輸入電壓和輸出電壓之差）處造成IC內(nèi)部電壓下降。由于該可變電阻的電壓下降和流過(guò)IC的電流（=輸出電流），會(huì)產(chǎn)生損耗及IC的發(fā)熱。

具體舉例如下，考慮輸入電壓為5V、輸出電壓為3V、輸出電流為100mA的情況。

輸入電壓5V和輸出電壓3V之間的差值2V在IC內(nèi)部電壓下降。流向IC的電流與輸出電流相同，為100mA。（嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，由于電流消耗等原因，兩者略有不同）。

通過(guò)該電壓差2V和流向IC的電流100mA，在IC內(nèi)部會(huì)損耗2V×100mA=200mW的電力，造成IC發(fā)熱。

(VIN–VOUT) xIOUT= Heat loss

The larger the voltage difference between input and output,
the greater the loss as heat generation.

從計(jì)算公式可以看出，在輸入輸出電壓差大和輸出電流大的條件下，IC的損耗變大，IC的發(fā)熱量增加。

在本例中，由于從輸入電壓5V到輸出電壓3V，相差2V，但如果從輸入電壓24V下降到輸出電壓3V，則相差21V，在輸出電流100mA時(shí)會(huì)損耗2.1W。

另外，發(fā)熱量增加的話，結(jié)溫會(huì)升高，為了抑制結(jié)溫需要采取散熱措施。

在結(jié)溫超過(guò)IC的絕對(duì)最大額定值的情況下，必須考慮改用為高散熱產(chǎn)品或開(kāi)關(guān)型DC/DC轉(zhuǎn)換器。

03

電壓穩(wěn)壓器和DC/DC轉(zhuǎn)換器的區(qū)分使用

使用開(kāi)關(guān)型DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況如下。 除此之外，最適合使用線性穩(wěn)壓器。

應(yīng)使用DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況

(a)電源配置

需要降壓以外的電源配置（升壓、升降壓、極性反轉(zhuǎn)）

(b)發(fā)熱

由于IC發(fā)熱，不能使用電壓穩(wěn)壓器

想要減少系統(tǒng)整體的發(fā)熱

為了降低系統(tǒng)整體的成本/節(jié)省空間，希望減少散熱器等熱對(duì)策部件

(c)損耗、效率有關(guān)

為了延長(zhǎng)電池的工作時(shí)間，希望改善電壓穩(wěn)壓器的損耗

為了降低設(shè)備整體的功耗，需要使用高效率的DC/DC轉(zhuǎn)換器

審核編輯：劉清