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低压差线性稳压器(LDO)浅谈

发布时间:2008/5/26 0:00:00 访问次数:499

        

    

    

    摘要:本文论述了低压差线性稳压器(ldo)的基本原理和主要参数,并介绍ldo的典型应用和国内发展概况。

    

    引言

    

    便携电子设备不管是由交流市电经过整流(或交流适配器)后供电,还是由蓄电池组供电,工作过程中,电源电压都将在很大范围内变化。比如单体锂离子电池充足电时的电压为4.2v,放完电后的电压为2.3v,变化范围很大。各种整流器的输出电压不仅受市电电压变化的影响,还受负载变化的影响。为了保证供电电压稳定不变,几乎所有的电子设备都采用稳压器供电。小型精密电子设备还要求电源非常干净(无纹波、无噪声),以免影响电子设备正常工作。为了满足精密电子设备的要求,应在电源的输入端加入线性稳压器,以保证电源电压恒定和实现有源噪声滤波[1]。

    

    一.ldo的基本原理

    

    低压差线性稳压器(ldo)的基本电路如图1-1所示,该电路由串联调整管vt、取样电阻r1和r2、比较放大器a组成。

    

    

    

    图1-1低压差线性稳压器基本电路

    

    取样电压加在比较器a的同相输入端,与加在反相输入端的基准电压uref相比较,两者的差值经放大器a放大后,控制串联调整管的压降,从而稳定输出电压。当输出电压uout降低时,基准电压与取样电压的差值增加,比较放大器输出的驱动电流增加,串联调整管压降减小,从而使输出电压升高。相反,若输出电压uout超过所需要的设定值,比较放大器输出的前驱动电流减小,从而使输出电压降低。供电过程中,输出电压校正连续进行,调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。

    

    应当说明,实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能,比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等,而且串联调整管也可以采用mosfet。

    

    二.低压差线性稳压器的主要参数

    

    1.输出电压(outputvoltage)

    

    输出电压是低压差线性稳压器最重要的参数,也是电子设备设计者选用稳压器时首先应考虑的参数。低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型。固定输出电压稳压器使用比较方便,而且由于输出电压是经过厂家精密调整的,所以稳压器精度很高。但是其设定的输出电压数值均为常用电压值,不可能满足所有的应用要求,但是外接元件数值的变化将影响稳定精度。

    

    2.最大输出电流(maximumoutputcurrent)

    

    用电设备的功率不同,要求稳压器输出的最大电流也不相同。通常,输出电流越大的稳压器成本越高。为了降低成本,在多只稳压器组成的供电系统中,应根据各部分所需的电流值选择适当的稳压器。

    

    3.输入输出电压差(dropoutvoltage)

    

    输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。在保证输出电压稳定的条件下,该电压压差越低,线性稳压器的性能就越好。比如,5.0v的低压差线性稳压器,只要输入5.5v电压,就能使输出电压稳定在5.0v。

    

    4.接地电流(groundpincurrent)

    

    接地电路ignd是指串联调整管输出电流为零时,输入电源提供的稳压器工作电流。该电流有时也称为静态电流,但是采用pnp晶体管作串联调整管元件时,这种习惯叫法是不正确的。通常较理想的低压差稳压器的接地电流很小。

    

    5.负载调整率(loadregulation)

    

    负载调整率可以通过图2-1和式2-1来定义,ldo的负载调整率越小,说明ldo抑制负载干扰的能力越强。

    

    

    

    图2-1outputvoltage&outputcurrent

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    摘要:本文论述了低压差线性稳压器(ldo)的基本原理和主要参数,并介绍ldo的典型应用和国内发展概况。

    

    引言

    

    便携电子设备不管是由交流市电经过整流(或交流适配器)后供电,还是由蓄电池组供电,工作过程中,电源电压都将在很大范围内变化。比如单体锂离子电池充足电时的电压为4.2v,放完电后的电压为2.3v,变化范围很大。各种整流器的输出电压不仅受市电电压变化的影响,还受负载变化的影响。为了保证供电电压稳定不变,几乎所有的电子设备都采用稳压器供电。小型精密电子设备还要求电源非常干净(无纹波、无噪声),以免影响电子设备正常工作。为了满足精密电子设备的要求,应在电源的输入端加入线性稳压器,以保证电源电压恒定和实现有源噪声滤波[1]。

    

    一.ldo的基本原理

    

    低压差线性稳压器(ldo)的基本电路如图1-1所示,该电路由串联调整管vt、取样电阻r1和r2、比较放大器a组成。

    

    

    

    图1-1低压差线性稳压器基本电路

    

    取样电压加在比较器a的同相输入端,与加在反相输入端的基准电压uref相比较,两者的差值经放大器a放大后,控制串联调整管的压降,从而稳定输出电压。当输出电压uout降低时,基准电压与取样电压的差值增加,比较放大器输出的驱动电流增加,串联调整管压降减小,从而使输出电压升高。相反,若输出电压uout超过所需要的设定值,比较放大器输出的前驱动电流减小,从而使输出电压降低。供电过程中,输出电压校正连续进行,调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。

    

    应当说明,实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能,比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等,而且串联调整管也可以采用mosfet。

    

    二.低压差线性稳压器的主要参数

    

    1.输出电压(outputvoltage)

    

    输出电压是低压差线性稳压器最重要的参数,也是电子设备设计者选用稳压器时首先应考虑的参数。低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型。固定输出电压稳压器使用比较方便,而且由于输出电压是经过厂家精密调整的,所以稳压器精度很高。但是其设定的输出电压数值均为常用电压值,不可能满足所有的应用要求,但是外接元件数值的变化将影响稳定精度。

    

    2.最大输出电流(maximumoutputcurrent)

    

    用电设备的功率不同,要求稳压器输出的最大电流也不相同。通常,输出电流越大的稳压器成本越高。为了降低成本,在多只稳压器组成的供电系统中,应根据各部分所需的电流值选择适当的稳压器。

    

    3.输入输出电压差(dropoutvoltage)

    

    输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。在保证输出电压稳定的条件下,该电压压差越低,线性稳压器的性能就越好。比如,5.0v的低压差线性稳压器,只要输入5.5v电压,就能使输出电压稳定在5.0v。

    

    4.接地电流(groundpincurrent)

    

    接地电路ignd是指串联调整管输出电流为零时,输入电源提供的稳压器工作电流。该电流有时也称为静态电流,但是采用pnp晶体管作串联调整管元件时,这种习惯叫法是不正确的。通常较理想的低压差稳压器的接地电流很小。

    

    5.负载调整率(loadregulation)

    

    负载调整率可以通过图2-1和式2-1来定义,ldo的负载调整率越小,说明ldo抑制负载干扰的能力越强。

    

    

    

    图2-1outputvoltage&outputcurrent

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