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[導(dǎo)讀]通常我們根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài),把穩(wěn)壓電源分成兩類:線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。此外,還有一種使用穩(wěn)壓管的小電源。

通常我們根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài),把穩(wěn)壓電源分成兩類:線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。此外,還有一種使用穩(wěn)壓管的小電源。

1.DC to DC包括boost(升壓)、buck(降壓)、 Boost/buck(升/降壓)和反相結(jié)構(gòu),具有高效率、高輸出電流、低靜態(tài)電流等特點,隨著集成度的提高,許多新型DC-DC 轉(zhuǎn)換器的外圍電路僅需電感和濾波電容;但該類電源控制器的輸出紋波和開關(guān)噪聲較大、成本相對較高。

2.LDO:低壓差線性穩(wěn)壓器的突出優(yōu)點是具有最低的成本,最低的噪聲和最低的靜態(tài)電流。它的外圍器件也很少,通常只有一兩個旁路電容。新型LDO可達(dá)到 以下指標(biāo):30μV 輸出噪聲、60dB PSRR、6μA 靜態(tài)電流及100mV 的壓差。LDO 線性穩(wěn)壓器能夠?qū)崿F(xiàn)這些特性的主要原因在于內(nèi)部調(diào)整管采用了P 溝道場效應(yīng)管,而不是通常線性穩(wěn)壓器中的PNP 晶體管。P 溝道的場效應(yīng)管不需要基極電流驅(qū)動,所以大大降低了器件本身的電源電流;另一方面,在采用PNP 管的結(jié)構(gòu)中,為了防止PNP 晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)降低輸出能力,必須保證較大的輸入輸出壓差;而P 溝道場效應(yīng)管的壓差大致等于輸出電流與其導(dǎo)通電阻的乘積,極小的導(dǎo)通電阻使其壓差非常低。當(dāng)系統(tǒng)中輸入電壓和輸出電壓接近時, LDO 是最好的選擇,可達(dá)到很高的效率。所以在將鋰離子電池電壓轉(zhuǎn)換為3V 電壓的應(yīng)用中大多選用LDO,盡管電池最后放電能量的百分之十沒有使用,但是LDO 仍然能夠在低噪聲結(jié)構(gòu)中提供較長的電池壽命。

什么是開關(guān)穩(wěn)壓器?

開關(guān)穩(wěn)壓器使用輸出級,重復(fù)切換“開”和“關(guān)”狀態(tài),與能量存貯部件(電容器和感應(yīng)器)一起產(chǎn) 生輸出電壓。它的調(diào)整是通過根據(jù)輸出電壓的反饋樣本來調(diào)整切換定時來實現(xiàn)的。在固定頻率的穩(wěn)壓器中,通過調(diào)節(jié)開關(guān)電壓的脈沖寬度來調(diào)節(jié)切換定時 ? 這就是所謂的 PWM 控制。在門控振蕩器或脈沖模式穩(wěn)壓器中,開關(guān)脈沖的寬度和頻率保持恒定,但是,輸出開關(guān)的“開”或“關(guān)”由反饋控制。

根據(jù)開關(guān)和能量存貯部件的排列,產(chǎn)生的輸出電壓可以大于或小于輸入電壓,并且可以用一個穩(wěn)壓器產(chǎn)生多個輸出電壓。在大多數(shù)情況下,在同樣的輸入電壓和輸出電壓要求下,脈沖(降壓)開關(guān)穩(wěn)壓器比線性穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換電源的效率更高。

什么是 LDO(低壓降)穩(wěn)壓器?

LDO 是一種線性穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器使用在其線性區(qū)域內(nèi)運行的晶體管或 FET,從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓,產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出電壓。所謂壓降電壓,是指穩(wěn)壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內(nèi)所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的 LDO(低壓降)穩(wěn)壓器通常使用功率晶體管(也稱為傳遞設(shè)備)作為 PNP。這種晶體管允許飽和,所以穩(wěn)壓器可以有一個非常低的壓降電壓,通常為 200mV 左右;與之相比,使用 NPN 復(fù)合電源晶體管的傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器的壓降為 2V 左右。負(fù)輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設(shè)備,其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設(shè)備類似。

更新的發(fā)展使用 CMOS 功率晶體管,它能夠提供最低的壓降電壓。使用 CMOS,通過穩(wěn)壓器的唯一電壓壓降是電源設(shè)備負(fù)載電流的 ON 電阻造成的。如果負(fù)載較小,這種方式產(chǎn)生的壓降只有幾十毫伏。

線性穩(wěn)壓器與開關(guān)穩(wěn)壓器的比較如何?

LDO是低壓差的器件,因此,輸出多為固定電壓,否則失去了低壓差的意義,盡管輸入電壓可以在一定的范圍。

DCtoDC是電壓轉(zhuǎn)換,有升壓、降壓等,一般升壓電路的輸出電流不可能做大,而降壓的電流可以做得較大。

TI公司有各種上述電路,可以到TI公司的網(wǎng)站查,數(shù)據(jù)多數(shù)是英文的。其他公司的用得不多,不好說。

DC-DC,其實內(nèi)部是先把DC直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟婋娫碅C。通常是一種自激震蕩電路,所以外面需要電感等分立元件。

然后在輸出端再通過積分濾波,又回到DC電源。由于產(chǎn)生AC電源,所以可以很輕松的進(jìn)行升壓跟降壓。兩次轉(zhuǎn)換,必然會產(chǎn)生損耗,這就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC效率的問題。

LDO是low dropout regulator,意為低壓差線性穩(wěn)壓器,是相對于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來說的。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器,如78xx系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓高出 2v~3V以上,否則就不能正常工作。但是在一些情況下,這樣的條件顯然是太苛刻了,如5v轉(zhuǎn)3.3v,輸入與輸出的壓差只有1.7v,顯然是不滿足條件 的。針對這種情況,才有了LDO類的電源轉(zhuǎn)換芯片。生產(chǎn)LDO芯片的公司很多,常見的有ALPHA, Linear(LT), Micrel, National semiconductor,TI等。

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