来源：《电源技术应用》

摘要：分析了线性稳压器效率低的根本原因，针对典型的线性稳压器存在的问题，提出一种线性超低压差稳压技术。 关键词：mosfet 超低压差 稳压器 死区电压 调整管

1 引言

线性稳压电源曾以优异的性能，便宜的价格，简单的结构等特点，被广泛地应用到各种仪器中，而稳压器性能的好坏将直接影响到仪器性能的优劣。尽管用双极型调整管构成的线性低压稳压器的性能比较优良，但还存在若干不尽人意之处。

2 线性稳压器存在的问题

线性稳压器最主要的缺点是效率低，如对于5v输出型在交流电源电压波动±20％的条件下，在电源电压最高时和标称值时的效率分别不高于27％和33％。而相同规格的开关稳压电源的效率则可达70％。因此，在很多领域中不得不采用开关稳压电源。对于开关稳压电源，最大的缺点是尖峰与电磁干扰（emi），如果能将线性稳压电源的效率提高到与开关稳压电源相当的水平，将优异的稳压性能、较高的电源效率和可靠性集于一体，一定会开拓出线性稳压电源应用的更加广泛的领域。

线性稳压电源的效率低，主要原因是调整管的最小压差、整流效率、整流变压器效率、电网电压波动、整流滤波后的高幅值纹波（通常5v到8v甚至更高）等的影响。双极型功率管导通死区电压较高，一般为（2.5～4）v，致使稳压器在低压差甚至超低压差时不能工作。正常工作电流较大时，稳压器效率较低、耗能较大；采用多极放大，需要深度补偿，从而影响响应速度，令稳压器的稳定性能下降；若含有多输入端开关变换器，在稳定一端电压的同时将会引起负载电流的变化及其他输出端电压的改变。基于线性稳压器的以上缺点，本文提出一种mosfet超低压差稳压器，从根本上改善了稳压器的性能。

3 超低压差稳压技术的实现

在超低压差整流电路中，桥式整流电路是不可取的，因为这种电路较双半波整流电路效率低约10％。如果采用肖特基势垒二极管或工频同步整流器还会使整流的效率提高5％～10％。

提高稳压器性能的根本途径在于使稳压器能够在较低电压差时具有稳压能力。常规线性稳压电路由于器件和电路自身的限制，调整管的最小压差一般为4v。5v输出的稳压电路中，由此导致的效率不会高于55％，或损耗为4w/a。因此减小调整管最小压差成为限制线性稳压电源发展的主要焦点，目前3a以下输出的低压差线性集成稳压器可使最小输入输出压差减少到0.5v。这样由于调整管的最小压差造成的损耗减小到0.5w/a。而更高的输出电流和更低的输入输出压差，须选择合适的稳压电路形式和调整管。如采用uc3832高精度线性稳压电路控制ic和低导通电阻的功率mosfet，可使最小输入输出压差为0.2v。为尽可能减小输入输出压差，作者采用极低导通电阻（5mω）的功率场效应晶体管，可在15a输出时仅有约100mv的压降，连同电流检测电阻的压降（100mv），整个稳压电路的最小输入输出压差为200mv，是目前所有线性稳压电路中最低的，效率可达96％。稳压器在正常工作时电流较小，可以减小能量损失，提高效率，因此选择mosfet作为稳压器的主要器件。

（1）从mosfet的输出特性来看，mosfet呈电阻性，其驱动电流静态几乎为零，致使电流对应的漏－源电压为零，且低额定电压的mosfet的导通电阻很低（数至数十毫欧)，因而最低工作电压极低，可以达到0.1v或更低，工作压降在（0.1～0.2）v即可正常工作，实现稳压作用。从输出特性来看，线性稳压器开启电压较高，双极型晶体管2n3055的死区电压为0.25v，tip100的死区电压达到（1～1.5）v，即便使用低压差输出，最低工作压降也将达到0.6v左右，如图1所示。双极型稳压器相当一个可调电压源，而mosfet可视为一个可调电阻。并且mosfet内部的反向二极管在反向偏置电压时能够起到保护的作用。而双极型稳压器若想实现以上功能，就必须外接反向二极管。这虽然可以实现同样的功能