线性集成稳压器的结构　　

现代电子设备特别是便携式通信设备的电源大都采用集成稳压器。集成稳压器是将稳压电路中的各种元器件（电阻、电容 、二极管、三极管等）集成化，同时做在一个硅片上，或者将不同芯片组装成一个整体而成为稳压集成电路或电源模块。线性集成稳压器主要由基准电压、比较放大器、取样电路、调整电路、启动电 路和保护电路等几部分组成。线性集成稳压器基本构成如下图：





图 线性集成稳压器基本构成



　　线性集成稳压器原理：当输出电压发生变化时，取样电路取出部分输出电压进行比较，通过比较放大器将误差信号放大后，送到调整管基极，推动调整管调整其管压降，达到稳定输出电压的目的。由于集成电路中采用失调小的差分放大器及多集电极管、场效应管等，使得集成稳压器在结构上又有本身的特色。



　　在串联型稳压电源中，流过调整管的电流基本上等于输出的负载电流，当负载电流较大时，要求调整管有足够大的基极电流。为了减少推动调整管的控制电流，可采用复合调整管。



　　基准电压的稳定性将直接影响稳压电源输出电压的稳定性和精度，因为基准电压的漂移会被放大而成为输出电压的温度漂移，所以一个良好的基准电压电路不仅要求它所提供的电压不随输人电压和输出电流而变化，同时还要求它的温度特性好。因此，在集成电路设计中，除了将基准电压部分的元件置于远离功率管的地方外，还将各元件尽量靠近，使它们接近等温区。在电路选择上，具有零温度系数的基准电压是确保集成稳压器的高精度等特性的必要条件。



　　比较放大器的作用是把取样电压与基准电压加以比较，并将误差信号放大，送到调整管的基极，推动调整管工作。为了提高稳压电路性能，比较放大器应具有较高的增益和温度稳定性。为了减少输出电压温度漂移，在单片集成稳压器中常采用差分放大器，同时采用恒流源做动态负载来提高放大器的增益。采用恒流源动态负载的优点是，除了能在不必使用辅助电源的情况下获得比采用欧姆电阻高得多的电压增益外，还能充分发挥集成电路的长处；同时，用输入电压做放大器电源时，恒流源在输入与输出之间还能起隔离作用。



　　单片式集成稳压器包括许多恒流源电路，如驱动基准电压源的恒流源、比较放大器的恒流源及比较放大器负载的恒流源。这些恒流源电路不能够自行导通，在启动时还要向这些恒流源注人基级电流使其导通，以保证电路能够正常工作。常用的电路一种是用FET启动，另一种是二极管式或晶体管式隔离启动。



　　启动电路的作用是在刚接通直流输入电压时，使调整管、放大电路和基准电源等建立起各自的工作电流，而当稳压电路正常工作时启动电路被断开，以免影响稳压电路的性能。



　　由于集成稳压器的输出功率较大，而使用情况又多变，对调整管一般都要求有较好的过流、过压、过热等保护，这样可以大大提高集成稳压器的可靠性。

线性稳压器基本工作原理　



　　线性稳压器是通过输出电压反馈，经误差放大器等组成的控制电路来控制调整管的管压降VDD（即压差）来达到稳压的目的，其原理框图如图1所示。特点是VIN必须大于VOUT，调整管工作在线性区（线性稳压器从此得名）。输入电压的变动或负载电流的变化引起输出电压变动时，通过反馈及控制电路，改变VDO的大小，使输出电压VOUT基本不变。



　　普通线性稳压器和LD0的工作原理是一致的，不同的是，二者采用的调整管结构不同，从而使LD0比普通线性稳压器压差更小，功耗更低。



　　有些液晶显示器中使用的线性稳压器i设有输出控制端，也就是说，这种稳压器输出电压受控制端的控制。图2所示是可控稳压器的内部框图。



　　图1 线性稳压器原理框图



　　图2 可控稳压器的内部框图



　　图2中，EN（有时也用符号SHDN表示）为输出控制端，一般由微处理器加低电平（或高电平）使LDO关闭（或工作），在关闭电源状态时，电流约为1μA。

线性稳压器的特点　

　线性稳压器具有成本低、封装小、外围器件少和噪声小的特点。线性稳压器的封装类型很多，非常适合在液晶显示器中使用。对于固定电压输出的场合，外围只需2～3个很小的电容即可构成整个电路。



　　超低的输出电压噪声是线性稳压器最大的优势。输出电压的纹波不到35μV（RMS），又有极高的信噪抑制比，非常适合用做对噪声敏感的小信号处理电路供电。同时，由于没有开关时大的电流变化所引发的电磁干扰（EMI），所以便于设计。



　　但线性稳压器的缺点是效率不高，且只能用于降压的场合。线性稳压器的效率取决于输出电压与输入电压之比η＝Vo：Vio例如，对于普通线性稳压器，在输入电压为5V的情况下，输出电压为2.5V时，效率只有50％，也就是约有50％的电能被转化成热量流失掉了，这也是普通线性稳压器工作时易发热的主要原因：对于LDO，由于是低压差，因此效率要高得多。例如，在输入电压为3.3V的情况下，输出电压为2.5V时，效率可达76％。所以，在液晶显示器中，为了提高电能的利用率，较少采用普通线性稳压器，而多采用LDO。



线性稳压器的基本工作原理　　线性稳压器主要包括普通线性稳压器和LDO（Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器）两种类型，它们的主要区别是：普通线性稳压器（如常见的78系列三端稳压器）工作时要求输入与输出之间的压差值较大（一般要求在2～3V以上），功耗较高；而LDO工作时要求输入与输出之间的压差值较小（可以为IV以下甚至更低），功耗较低。