穩(wěn)壓器是一種調(diào)節(jié)裝置，可以保持電壓的穩(wěn)定。為增進(jìn)大家對穩(wěn)壓器的認(rèn)識，本文將對穩(wěn)壓器中的線性穩(wěn)壓器予以介紹。通過本文，你將了解到線性穩(wěn)壓器的作用以及低壓線性穩(wěn)壓器。如果你的穩(wěn)壓器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、線性穩(wěn)壓器作用

線性穩(wěn)壓器(Linear Regulator)使用在其線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)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。其產(chǎn)品均采用小型封裝，具有出色的性能，并且提供熱過載保護(hù)、安全限流等增值特性，關(guān)斷模式還能大幅降低功耗。

線性穩(wěn)壓器使用在其線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)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(yùn)行模式與正輸出 LDO 的 PNP設(shè)備類似。

線性穩(wěn)壓器的突出優(yōu)點(diǎn)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。新型線性穩(wěn)壓器可達(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。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，線性穩(wěn)壓器是最好的選擇，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)用中大多選用線性穩(wěn)壓器，盡管電池最后放電能量的百分之十沒有使用，但是線性穩(wěn)壓器仍然能夠在低噪聲結(jié)構(gòu)中提供較長的電池壽命。

二、低壓線性穩(wěn)壓器

低壓差交流穩(wěn)壓器是一種輸入電壓大于輸出電壓的直流交流穩(wěn)壓器。它具有輸出電壓穩(wěn)定，低輸出紋波，低噪聲的特點(diǎn)。LDO還具有封裝體積小，外接元件少的特點(diǎn)。由于它的這些優(yōu)點(diǎn)，LDO被廣泛應(yīng)用于通訊設(shè)備、汽車電子產(chǎn)品、工業(yè)和醫(yī)療儀器設(shè)備。當(dāng)前隨著大量的便攜式電子設(shè)備的發(fā)展，比如PDA、移動電話、MP3等被廣泛應(yīng)用于人們的生活工作中。這些便攜式電子設(shè)備體積小巧，且大多使用電池供電，LDO也很適合成為這類電子系統(tǒng)的供電方案.

由于LDO的輸入電壓和輸出電壓之間存在一個壓差，當(dāng)輸出一定的負(fù)載電流時，會在LDO上消耗Power=UI的功率。這會影響LDO的效率，如果這個功率很大，還會導(dǎo)致LDO上的功率傳輸管發(fā)熱，需要使用體積龐大的散熱片，這樣不利于LDO應(yīng)用在便攜式電子設(shè)備中。如果能盡量減小這個壓差，這樣LDO不但能起到穩(wěn)壓的作用，還能有較高的效率，在輸出較大負(fù)載電流時也不會發(fā)熱。

當(dāng)前無線通訊設(shè)備在我們的工作生活中發(fā)揮著越來越重要的重要，比如手機(jī)、無線上網(wǎng)本、藍(lán)牙(Blue tooth)等。這些無線設(shè)備的體積小巧，且作為手持式移動設(shè)備一般采用電池來供電，這樣小體積且外接元件少的LDO是它們合適的供電方案。

但無線通訊設(shè)備的射頻發(fā)送器的開關(guān)動作會產(chǎn)生嚴(yán)重影響電源質(zhì)量的噪聲，比如手機(jī)的射頻功放的開關(guān)頻率為217Hz。射頻功放在每次開關(guān)時都會從電源吸取很大的電流(典型情況下高達(dá)1.7A)，使得在電池的等效串聯(lián)電阻(ESR)上將產(chǎn)生高達(dá)500毫伏的突發(fā)壓降。對于嵌入了高分辨率音頻轉(zhuǎn)換器和音頻放大器的SoC來說，這種變化將危害SoC的總體性能，特別是音頻模塊的音頻處理質(zhì)量將受到嚴(yán)重影響，聽得到嗡嗡的噪聲。這種噪聲的特點(diǎn)是可聽得見，因為它不是隨機(jī)的噪聲。事實(shí)上，幅度低至10mV的噪聲如果以一個固定速率發(fā)生就可以被人耳聽見。這種噪聲比更大幅度的隨機(jī)噪聲更讓人不能接受。

低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)使用在其線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)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(yùn)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。

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