開關穩(wěn)壓電源和線性穩(wěn)壓電源
根據調整管的工作狀態(tài),我們常把穩(wěn)壓電源分成兩類:線性穩(wěn)壓電源和開關穩(wěn)壓電源。
線性穩(wěn)壓電源,是指調整管工作在線性狀態(tài)下的穩(wěn)壓電源。而在開關電源中則不一樣,開關管(在開關電源中,我們一般把調整管叫做開關管)是工作在開、關兩種狀態(tài)下的:開——電阻很小;關——電阻很大。
開關電源是一種比較新型的電源。它具有效率高,重量輕,可升、降壓,輸出功率大等優(yōu)點。但是由于電路工作在開關狀態(tài),所以噪聲比較大。
像圖1所示的那樣,由于調整管串聯在電源跟負載之間,所以叫做串聯型穩(wěn)壓電源。相應的,還有并聯型穩(wěn)壓電源,就是將調整管跟負載并聯來調節(jié)輸出電 壓,典型的基準穩(wěn)壓器TL431就是一種并聯型穩(wěn)壓器。所謂并聯的意思,就是象圖2中的穩(wěn)壓管那樣,通過分流來保證衰減放大管射極電壓的“穩(wěn)定”,也許這個圖并不能讓你一下子看出它是“并聯”的,但細心一看,確實如此。不過,大家在此還要注意一下:此處的穩(wěn)壓管,是利用它的非線性區(qū)工作的,因此,如果認為 它是一個電源,它也是一個非線性電源。為了便于大家理解,回頭我們找一個理適合的圖來看,直到可以簡明地看懂為止。
由于調整管相當于一個電阻,電流流過電阻時會發(fā)熱,所以工作在線性狀態(tài)下的調整管,一般會產生大量的熱,導致效率不高。這是線性穩(wěn)壓電源的一個最主 要的一個缺點。想要更詳細的了解線性穩(wěn)壓電源,請參看模擬電子線路教科書。這里我們主要是幫助大家理清這些概念以及它們之間的關系。

圖1
一般來說,線性穩(wěn)壓電源由調整管、參考電壓、取樣電路、誤差放大電路等幾個基本部分組成。另外還可能包括一些例如保護電路,啟動電路等部分。下圖是 一個比較簡單的線性穩(wěn)壓電源原理圖(示意圖,省略了濾波電容等元件),取樣電阻通過取樣輸出電壓,并與參考電壓比較,比較結果由誤差放大電路放大后,控制 調整管的導通程度,使輸出電壓保持穩(wěn)定。

圖2
常用的線性串聯型穩(wěn)壓電源芯片有:78XX系列(正電壓型),79XX系列(負電壓型)(實際產品中,XX用數字表示,XX是多少,輸出電壓就是多 少。例如7805,輸出電壓為5V);LM317(可調正電壓型),LM337(可調負電壓型);1117(低壓差型,有多種型號,用尾數表示電壓值。如 1117-3.3為3.3V,1117-ADJ為可調型)。
1.DC to DC包括boost(升壓)、buck(降壓)、 Boost/buck(升/降壓)和反相結構,具有高效率、高輸出電流、低靜態(tài)電流等特點,隨著集成度的提高,許多新型DC-DC 轉換器的外圍電路僅需電感和濾波電容;但該類電源控制器的輸出紋波和開關噪聲較大、成本相對較高。
2.LDO:低壓差線性穩(wěn)壓器的突出優(yōu)點是具有最低的成本,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LDO 可達到 以下指標:30μV 輸出噪聲、60dB PSRR、6μA 靜態(tài)電流及100mV 的壓差。LDO 線性穩(wěn)壓器能夠實現這些特性的主要原因在于內部調整管采用了P 溝道場效應管,而不是通常線性穩(wěn)壓器中的PNP 晶體管。P 溝道的場效應管不需要基極電流驅動,所以大大降低了器件本身的電源電流;另一方面,在采用PNP 管的結構中,為了防止PNP 晶體管進入飽和狀態(tài)降低輸出能力,必須保證較大的輸入輸出壓差;而P 溝道場效應管的壓差大致等于輸出電流與其導通電阻的乘積,極小的導通電阻使其壓差非常低。當系統(tǒng)中輸入電壓和輸出電壓接近時, LDO 是最好的選擇,可達到很高的效率。所以在將鋰離子電池電壓轉換為3V 電壓的應用中大多選用LDO,盡管電池最后放電能量的百分之十沒有使用,但是LDO 仍然能夠在低噪聲結構中提供較長的電池壽命。