線性穩(wěn)壓器的最大優(yōu)點(diǎn)在于使用簡單。由于輸入和輸出各只附1個(gè)電容器工作，實(shí)質(zhì)上或許可以說不需要設(shè)計(jì)。換句話說，散熱設(shè)計(jì)或許比電路設(shè)計(jì)麻煩（參考熱計(jì)算1－6）項(xiàng)）。此外，因?yàn)闆]有開關(guān)電源般的開關(guān)噪聲，紋波抑制特性或電壓噪聲本身也小，所以在例如AV、通訊、醫(yī)療、測(cè)量等必須排除噪聲的應(yīng)用上較受歡迎。 圖 7:應(yīng)用例 缺點(diǎn)在于輸出輸入的電壓差大則損耗就大，損耗幾乎完全變?yōu)闊崮?，某些條件下發(fā)熱會(huì)非常大。如果使用功率達(dá)幾瓦以上等級(jí)，就必須常常面對(duì)發(fā)熱的問題。此外，線性穩(wěn)壓器只能降壓。負(fù)電壓用的情況雖也相同，不過負(fù)電壓經(jīng)常被混淆，在此加以說明。負(fù)電壓用線性穩(wěn)壓器，例如輸入功率為-5V時(shí)，無法輸出更低的-12V。由于電位從-5V降至-12V，電壓從-5V朝-12V的負(fù)方向増加，故會(huì)朝負(fù)方向升壓。因此，可以做到的是以輸入-12V達(dá)到輸出-5V。 圖 8:優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 關(guān)鍵要點(diǎn): ?充分了解優(yōu)點(diǎn)／缺點(diǎn)后，與開關(guān)型一起進(jìn)行比較探討。 ?如果條件充分，則線性穩(wěn)壓器在許多情況下是最佳選擇。 效率和熱計(jì)算 現(xiàn)在說明線性穩(wěn)壓器的效率和熱計(jì)算。如前述，這是使用線性穩(wěn)壓器所必須探討的事項(xiàng)。 線性穩(wěn)壓器的效率 圖 24 效率的定義為轉(zhuǎn)換輸出功率對(duì)所輸入功率的比，通常以%顯示。這在開關(guān)穩(wěn)壓器方面也一樣。以下公式中，輸入電流IIN所含的ICC是IC本身的消耗電流。但是，因其值小，所以負(fù)載電流大時(shí)可以忽視。此時(shí)，因可以使輸入與輸出的電流相同，所以只要純粹以輸入電壓除輸出電壓便可以計(jì)算。 圖24例中，5V轉(zhuǎn)換成3.3V的效率為64%。近年來開關(guān)穩(wěn)壓器的效率在80%～90%以上，因此64%非常低了。 在這里，我們?cè)囍鴮D24例的輸入電壓5V變更為3.6V看看。5V可以看成是系統(tǒng)電壓，而3.6V則是鋰離子二次電池的電壓。 圖 25:損耗功率 在這種條件下的效率居然有89%。也就是說，即使是線性穩(wěn)壓器，如果輸入和輸出的電壓差小的話效率也是變高，可以獲得相同于開關(guān)穩(wěn)壓器的高效率。首先，看圖25便一目了然，如果VIN接近壓差電壓VDROPOUT的話，功率損耗會(huì)減少，效率會(huì)變高。 如果是這樣的條件，則LDO的貢獻(xiàn)度就變得非常高。這種條件下，由于輸出輸入差為0.3V，線性穩(wěn)壓器的選擇為LDO，而且是壓差電壓為0.3V以下的LDO。標(biāo)準(zhǔn)型線性穩(wěn)壓器無法支持這種條件，如果硬要使用標(biāo)準(zhǔn)型的話，輸入電壓必須在6.3V以上（壓差電壓設(shè)為3V），而且無法處理最初的5V輸入條件。此外，效率也會(huì)降為52%。反之，從12V制作5V時(shí)，不管是LDO或是標(biāo)準(zhǔn)型，效率或損耗都不會(huì)改變。 線性穩(wěn)壓器的效率依賴輸出輸入電壓差。對(duì)于可以將輸出電壓差降到多小，雖然與壓差電壓有關(guān)系，不過與效率沒有直接關(guān)系可以從公式中壓差電壓一項(xiàng)清楚得知。此點(diǎn)請(qǐng)勿混淆。 關(guān)鍵要點(diǎn): ?效率是功率轉(zhuǎn)換效率的意思，線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器。 ?線性穩(wěn)壓器如果如果總結(jié)條件的話，也可獲得與開關(guān)穩(wěn)壓器相同的效率。 ?圖25：如何將功率損耗降至最少，是提升線性穩(wěn)壓器效率的關(guān)鍵。 線性穩(wěn)壓器的熱計(jì)算 熱計(jì)算需要功率損耗、封裝的熱阻、以及周圍溫度等信息。功率損耗與效率計(jì)算的計(jì)算方法相同，純粹為輸出輸入電壓差和輸入電流相乘的值。熱阻應(yīng)該有記載技術(shù)規(guī)格，沒有時(shí)則有必要詢問廠商?；旧鲜褂眯酒ń雍厦鍶unction）和周圍（Ambient）間的熱阻、θja。盡管有些IC可提供到外殼的熱阻θjc，然而還是得求到θja為止的熱阻。最后是周圍溫度，這個(gè)可以根據(jù)整機(jī)的額定值來推算，如以50℃來估算也可。如果要求條件較高時(shí)，須進(jìn)行實(shí)測(cè)。 圖 26 想法如下，可以根據(jù)功率損耗和熱阻求IC芯片的發(fā)熱后再加入周圍溫度后求芯片的溫度，確認(rèn)已計(jì)算的Tj（芯片溫度）是否沒有Tjmax（芯片溫度的最大額定）。如果已超過Tjmax時(shí)須變更任一條件。前項(xiàng)已經(jīng)說明，并非全部都能如規(guī)格般使用，依據(jù)輸出輸入電壓、輸出電流、周圍溫度而受到限制。 一般來說，超過額定而可以變更輸入電壓或輸出電壓的例子應(yīng)該不多?；蛟S可以減少負(fù)載電流（輸出電流）來作為處理方式。此時(shí)，接受功率供給的裝置須盡量選擇消耗電流少的。其他可能的方法還有降低周圍溫度。例如，從自然對(duì)流空冷變更為風(fēng)扇冷卻、已有風(fēng)扇的話就提升冷卻能力、重新評(píng)估對(duì)流等。此外，雖然還有在線性穩(wěn)壓器安裝散熱片來降低熱阻及減低發(fā)的方法，不過散熱片的成本和尺寸想必是很大的探討事項(xiàng)。而且，在提升電源效率減少發(fā)熱的觀點(diǎn)上可以考慮使用下一項(xiàng)所說明的開關(guān)穩(wěn)壓器。 關(guān)鍵要點(diǎn): ?探討不超過TjMAX（最大額定）的重要項(xiàng)目。 ?調(diào)整需要在Ta和發(fā)熱（功率損耗×熱阻）間進(jìn)行權(quán)衡。 相關(guān)閱讀： 本文轉(zhuǎn)載自：羅姆電源設(shè)計(jì)技術(shù)信息網(wǎng)站 聲明：本文為轉(zhuǎn)載文章，轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息，版權(quán)歸原作者所有，如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系小編郵箱： 進(jìn)行處理。 (mbbeetchina)