電源的一些特性
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線性穩(wěn)壓器種類巨多,很適合在液晶中使用,成本的,體積小。如下所示。
線性電源
超低的輸出電壓噪聲是線性穩(wěn)壓器最大的優(yōu)勢。輸出電壓的紋波不到35μV(RMS),又有極高的信噪抑制比,非常適合用做對(duì)噪聲敏感的小信號(hào)處理電路供電。同時(shí),由于沒有開關(guān)時(shí)大的電流變化所引發(fā)的電磁干擾(EMI),所以便于設(shè)計(jì)。
但線性穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)是效率不高,且只能用于降壓的場合。線性穩(wěn)壓器的效率取決于輸出電壓與輸入電壓之比η=Vo:Vio例如,對(duì)于普通線性穩(wěn)壓器,在輸入電壓為5V的情況下,輸出電壓為2.5V時(shí),效率只有50%,也就是約有50%的電能被轉(zhuǎn)化成熱量流失掉了,這也是普通線性穩(wěn)壓器工作時(shí)易發(fā)熱的主要原因:對(duì)于LDO,由于是低壓差,因此效率要高得多。例如,在輸入電壓為3.3V的情況下,輸出電壓為2.5V時(shí),效率可達(dá)76%。所以,在液晶顯示器中,為了提高電能的利用率,較少采用普通線性穩(wěn)壓器,而多采用LDO。
線性穩(wěn)壓電源優(yōu)缺點(diǎn)
每種線性穩(wěn)壓器都有各自的優(yōu)缺點(diǎn),最終得由設(shè)計(jì)師根據(jù)壓差、接地電流和穩(wěn)定性補(bǔ)償方法等要求,確定某種類型穩(wěn)壓器是否適合設(shè)備使用。
電壓差和接地電流值主要由線性穩(wěn)壓器的旁路元件(pass element)確定,電壓差和接地電流值定了后就可確定穩(wěn)壓器適用的設(shè)備類型。目前使用的五大主流線性穩(wěn)壓器每個(gè)都具有不同的旁路元件(pass element)和獨(dú)特性能,分別適合不同的設(shè)備使用。
標(biāo)準(zhǔn)NPN穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)是具有約等于PNP晶體管基極電流的穩(wěn)定接地電流,即使沒有輸出電容也相當(dāng)穩(wěn)定。這種穩(wěn)壓器比較適合電壓差較高的設(shè)備使用,但較高的壓差使得這種穩(wěn)壓器不適合許多嵌入式設(shè)備使用。
對(duì)于嵌入式應(yīng)用而言,NPN旁路晶體管穩(wěn)壓器是一種不錯(cuò)的選擇,因?yàn)樗膲翰钚。曳浅H菀资褂谩2贿^這種穩(wěn)壓器仍不適合具有很低壓差要求的電池供電設(shè)備使用,因?yàn)樗膲翰畈粔虻?。它的高增益NPN旁路管可使接地電流穩(wěn)定在幾個(gè)毫安,而且它的公共發(fā)射極結(jié)構(gòu)具有很低的輸出阻抗
PNP旁路晶體管是一種低壓差穩(wěn)壓器,其中的旁路元件就是PNP晶體管。它的輸入輸出壓差一般在0.3到0.7V之間。因?yàn)閴翰畹?,因此這種PNP旁路晶體管穩(wěn)壓器非常適合電池供電的嵌入式設(shè)備使用。不過它的大接地電流會(huì)縮短電池的壽命。另外,PNP晶體管增益較低,會(huì)形成數(shù)毫安的不穩(wěn)定接地電流。由于采用公共發(fā)射極結(jié)構(gòu),因此它的輸出阻抗比較高,這意味著需要外接特定范圍容量和等效串聯(lián)電阻(ESR)的電容才能夠穩(wěn)定工作。
由于P溝道FET穩(wěn)壓器具有較低的壓差和接地電流,因此目前被廣泛用于許多電池供電的設(shè)備。該類型穩(wěn)壓器將P溝道FET用作它的旁路元件。這種穩(wěn)壓器的電壓差可以很低,因?yàn)楹苋菀淄ㄟ^調(diào)整FET尺寸將漏-源阻抗調(diào)整到較低值。另一個(gè)有用的特性是低的接地電流,因?yàn)镻溝道FET的“柵極電流”很低。然而,由于P溝道FET具有相對(duì)大的柵極電容,因此它需要外接具有特定范圍容量與ESR的電容才能穩(wěn)定工作。
相比較與P溝道,N溝道FET穩(wěn)壓器就很符合低壓差、低接地電流和高負(fù)載電流的設(shè)備使用。用于旁路管采用的是N溝道FET,它的壓差小,接地得電流小,N溝道FET穩(wěn)壓器需要充電泵來建立柵極偏置電壓,因此電路相對(duì)復(fù)雜一些,對(duì)于設(shè)計(jì)者要求更高。