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線性穩(wěn)壓器也稱3引腳穩(wěn)壓器,能簡單降低DC電壓。基本上分成輸入、輸出、GND的3個引腳,并將輸出電壓事先調整成標準電壓。之后也陸續(xù)開發(fā)出利用外置電阻輸出可變型或內置ON/OFF功能(關斷)等規(guī)格,根據功能變更引腳數量。構造上完全利用線性反饋環(huán)路控制,誤差放大器監(jiān)視輸出至反饋為止的電壓,輸入變動或輸出負載變動時,調整輸出電壓保持穩(wěn)定。不必開關,不會出現開關所引起的噪聲和紋波。
使用方法非常簡單,但使用時必須考慮損耗(熱)。如上圖所示,線性穩(wěn)壓器是指輸入和輸出間的電壓差和流至輸入的電流的積為損耗功率,而損耗功率會轉換成熱。在未加裝散熱板下,最多只能承受到2W左右。當然,損耗大代表著效率差。考慮加裝ACDC電源模塊時,線性穩(wěn)壓器IC的輸入,無法直接承受整流100VAC的140V電壓,在采用開關方式的ACDC電源模塊中,替換DC/DC部分無法使用的線性穩(wěn)壓器IC。雖然可以利用高耐壓晶體管等,不直接連線性穩(wěn)壓器,但從140V的DC電壓,降至例如12V的電壓時,考慮到熱處理,事實上并無其他選擇。此外,也必須考慮如何設計電路,以及包含散熱器在內時所需要的空間。
根據上述理由,利用線性穩(wěn)壓器轉換DC/DC(降壓穩(wěn)定化)時,一般會采用變壓器的方式。若能將使用變壓器的變壓(降壓)調整理最佳狀態(tài),線性穩(wěn)壓器的輸入、輸出落差不要太大的話,效率就不會變得那么差,且能在允許的發(fā)熱范圍內使用。線性穩(wěn)壓器還具備紋波抑制功能,可以抑制平滑后DC中殘存的紋波。在不能有噪聲的應用裝置上,加裝線性穩(wěn)壓器可以解決噪聲問題。
開關穩(wěn)壓器效率高,并且能夠輕松實現升壓輸出、降壓輸出和電壓逆變。目前的模塊電源結構緊湊、性能可靠,許多供應商都有使用。盡管開關穩(wěn)壓器具有許多優(yōu)勢,但也存在不足之處。開關穩(wěn)壓器屬于復雜芯片,為確保新產品正常工作,可能需要更多的設計工作。其次,目前的開關穩(wěn)壓器集成度越高,成本也越高,并且還需增大芯片尺寸。并且所有的高頻率開關往往會產生噪聲,在高頻工作模式下,開關穩(wěn)壓器會在輸入和輸出濾波器上產生電壓和電流紋波,這是在設計中使用該器件所面臨的主要問題。而線性穩(wěn)壓器可以解決開關穩(wěn)壓器的所有主要缺點,它們簡單且低成本,需要較少外部元器件。
線性穩(wěn)壓器的優(yōu)勢在于直流輸出中產生的噪聲極少,輸出非常干凈,但是能效比開關轉換器低很多,不能像開關穩(wěn)壓器一樣實現高于輸入電壓的升壓輸出。盡管如此,一些應用仍會首選線性穩(wěn)壓器,而就簡潔性、成本、在特定工作條件下及能效而言,線性穩(wěn)壓器是DC/DC轉換拓撲結構的最佳選擇之一。