有兩種類型的穩(wěn)壓器用于向電路提供恒定電壓：線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器。線性電壓調(diào)節(jié)器具有一個(gè)作為線性電子元件運(yùn)行的通路元件。散熱、低效率、高工作溫度和大型散熱器等因素限制了線性電子器件在電壓調(diào)節(jié)方案中的應(yīng)用。在本文中，我們將在討論線性穩(wěn)壓器特性和應(yīng)用時(shí)了解原因。

一、電源電壓調(diào)節(jié)

廣泛的應(yīng)用，例如工業(yè)公用事業(yè)、消費(fèi)電器、手持設(shè)備和通信系統(tǒng)——需要電源。這些應(yīng)用的電源是一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，它是通過對交流電源進(jìn)行整流而獲得的。整流后的交流電壓是脈動(dòng)的，因此必須使用濾波器來平滑電源。

當(dāng)今電子設(shè)計(jì)中的電源解決方案通常需要保持或調(diào)節(jié)輸出電壓恒定，而與交流電網(wǎng)的變化或負(fù)載變化無關(guān)。穩(wěn)壓器與整流濾波器組合集成以提供恒定的直流電源。通常，電壓調(diào)節(jié)電路包括傳輸元件、參考電壓、反饋電路和控制電路。電壓調(diào)節(jié)方案的核心功能是檢測輸出直流電壓相對于參考電壓的變化。輸出直流電壓和參考電壓之間的差異會(huì)形成誤差。根據(jù)誤差，產(chǎn)生控制信號以驅(qū)動(dòng)通路元件，使得輸出直流電壓始終保持恒定。

二、線性穩(wěn)壓器

電源管理設(shè)計(jì)對于電路設(shè)計(jì)工程師來說可能是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。在選擇合適的電源設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮幾個(gè)因素，例如效率、尺寸、緊湊性、瞬態(tài)響應(yīng)、成本和精度。根據(jù)應(yīng)用，解決方案可以是線性穩(wěn)壓器或開關(guān)穩(wěn)壓器。

線性穩(wěn)壓器采用MOSFET或BJT作為傳輸元件來保持恒定的輸出電壓。導(dǎo)通元件的可變電導(dǎo)率用于線性電壓調(diào)節(jié)中的電壓調(diào)節(jié)。線性穩(wěn)壓器充當(dāng)分壓器電路，這僅是由于在有源區(qū)（也稱為歐姆區(qū)或線性區(qū)）中的傳輸元件的操作才可能實(shí)現(xiàn)的。

線性穩(wěn)壓器主要有兩種類型：

（1）串聯(lián)線性穩(wěn)壓器：當(dāng)一個(gè)調(diào)整元件與負(fù)載串聯(lián)時(shí)，它就形成了一個(gè)串聯(lián)線性穩(wěn)壓器。在串聯(lián)電壓調(diào)節(jié)器中，通過控制通過元件的電壓降來調(diào)節(jié)負(fù)載電壓。

（2）并聯(lián)線性電壓調(diào)節(jié)器：并聯(lián)線性電壓調(diào)節(jié)器是一種通路元件與負(fù)載并聯(lián)的電壓調(diào)節(jié)器。控制通過通路元件的電流以保持并聯(lián)線性穩(wěn)壓器中的恒定電壓。

三、線性穩(wěn)壓器的特性

線性穩(wěn)壓器可用作高度集成電路，例如IC7805、7812、7915、LM317、LM309和LM2940。線性穩(wěn)壓器有三種基本設(shè)計(jì)，基于穩(wěn)壓器上維持輸出所需的最小電壓降電壓常數(shù)。分類如下：

（1）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)器：標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)器中的通行證是NPN達(dá)林頓對。
（2）低壓差(LDO)穩(wěn)壓器：LDO穩(wěn)壓器中有一個(gè)晶體管。
（3）準(zhǔn)LDO穩(wěn)壓器：PNP和NPN晶體管的組合構(gòu)成了準(zhǔn)LDO穩(wěn)壓器中的通路元件。

線性穩(wěn)壓器可以輸出穩(wěn)定的電壓，幾乎沒有噪聲。這些穩(wěn)壓器最適合小于20W的應(yīng)用。線性穩(wěn)壓器IC簡化了設(shè)計(jì)，對電阻器和電容器等外部組件的要求最低。然而，這些穩(wěn)壓器的幾個(gè)特點(diǎn)限制了它們的應(yīng)用：

（1）提供非常低的效率，大約為20-60%。
（2）傳輸元件的線性模式操作會(huì)導(dǎo)致過多的功率耗散和發(fā)熱。
（3）只能用作降壓穩(wěn)壓器。
（4）工頻變壓器用于線性電壓調(diào)節(jié)，它們增加了系統(tǒng)的尺寸和重量。

在空間受限的應(yīng)用中，基于線性電子的電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)該被開關(guān)調(diào)節(jié)器取代。使用高頻變壓器比線性穩(wěn)壓器更能減少開關(guān)穩(wěn)壓器占用的PCB空間。此外，開關(guān)穩(wěn)壓器效率很高，具有升壓和降壓穩(wěn)壓選項(xiàng)。

以上就是英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師分享的“線性穩(wěn)壓器的特性和應(yīng)用技巧”。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)。