《线性稳压器系列》1:从线性稳压器的原理,功能及类型说起...

发布时间:[ 2023-02-06 05:31:23]

线性稳压器是一种电源集成芯片,通过线性调节实现恒压输出。与分离器件电源相比,它具有更高的集成度、更稳定的输出和更多的诊断和保护功能。

线性稳压器有压器外,还有后线性稳压器、跟随器和电流检测线性稳压器,以满足不同应用场景的需要,广泛应用于汽车电子设计中。

在演讲之前,让我们通过视频快速了解线性稳压器在汽车应用中的性能和作用。

线性稳压器的性能和功能https:// .zhihu.com//c.b2b168.net/video/05063168

接下来,让我们从线性稳压器的原理、功能和类型开始...

1. 为何使用线性稳压器?

汽车的ECU在中间,单片机和系统的其他设备需要一个可靠和稳定的电压低于电池电压(例如3).3V或5V)从-40电源°C到150°C在整个温度范围内工作。由于分立器件的电压受负载电流(如电阻分频器)或温度(如齐纳二极管)的影响,分立器件解决方案不能满足汽车应用中的电源要求。

线性稳压器将直流输入电压(如电池电压)转换为较低的直流输出电压(如5)V)。只要输入电压大于输出电压,即使输入电压波动,输出电压仍能保持稳定。

线性稳压器是汽车应用中较常用的电源解决方案。

线性稳压器框图

2. 线性稳压器是如何工作的?

线性稳压器由内部参考电压、误差放大器、反馈电压分压器和功率晶体管组成。输出电流由误差放大器控制。误差放大器比较参考电压和输出反馈电压。

如果输出反馈电压低于参考电压,误差放大器会使更多的电流通过功率装置,从而提高输出电压。

相反,如果反馈电压高于参考电压,误差放大器会降低流过电源晶体管的电流,从而降低输出电压。

3. 导通元件类型

a) NPN线性稳压器

NPN晶体管

使用传统的线性稳压器NPN双极晶体管作为导通元件。通常,导通元件由一个PNP基极电流驱动晶体管NPN因此,压差等于功率晶体管VSAT(PNP) VBE(NPN),即输入电压与输出电压之间的较小电压差约为1.2V。此外,这种线性稳压器的功能和集成保护特性有限,需要额外的保护电路。

b) PNP线性稳压器

PNP晶体管

仅用一个PNP双极晶体管作为导通元件,PNP稳压器的压差约为0.5V左右。基于这一特点,这种稳压器被称为低压差线性稳压器(LDO)。这样,当电池电压下降(如发动机启动)时,稳压器仍然可以运行。PNP稳压器本身有反极性故障保护。

c) NMOS线性稳压器

NMOS

NMOS晶体管提供低压差和极小的静态电流。 因为NMOS门极需要比源极电压高2左右V为了驱动旁路原件开路,需要使用电荷泵来实现低压差。但电荷泵也会产生额外的线噪声。

d) PMOS线性稳压器

PMOS

PMOS线性稳压器提供极低的压差和极小的静态电流。PMOS导通元件不需要使用内部电荷泵。PMOS线性稳压器引入了新的控制环设计,使调节环速度更快,稳定性更高,只需1µF输出电容稳压器可以稳定工作。

4.输出电压可调

可通过外部电阻分压器调节某些线性稳压器的输出电压,电阻分压电路必须连接到命名ADJ或VA电压调节引脚。

通过以下公式轻松计算所选输出电压的外部电阻值:

其中:

R2 < 50kΩ,以忽略流入ADJ/VA引脚电流的内部参考电压取决于具体的设备。设备可以在设备数据手册中找到Vref 值。如果所需的输出电压等于参考电压,只需将输出引脚Q直接连接到电压调节引脚ADJ/VA。

以上是对线性稳压器功能、原理和结构的简要介绍。我希望它能帮助你对它们有一个初步的了解。详情请浏览以下网站。


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