線性穩(wěn)壓器是什么？它的的工作原理是什么？

長(zhǎng)期以來，線性穩(wěn)壓器一直得到業(yè)界的廣泛采用。在開關(guān)模式電源于上世紀(jì)60年代后成為主流之前，線性穩(wěn)壓器曾經(jīng)是電源行業(yè)的基礎(chǔ)。即使在今天，線性穩(wěn)壓器仍然在眾多的應(yīng)用中廣為使用。線性穩(wěn)壓器(Linear Regulator)使用在其線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)行的晶體管或 FET，從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓，產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出電壓。其產(chǎn)品均采用小型封裝，具有出色的性能，并且提供熱過載保護(hù)、安全限流等增值特性，關(guān)斷模式還能大幅降低功耗。

線性穩(wěn)壓器通?？梢苑譃槿N類型，分別是固定型線性穩(wěn)壓器、可調(diào)型線性穩(wěn)壓器和開關(guān)型線性穩(wěn)壓器。

固定型線性穩(wěn)壓器：固定型線性穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，一般只能輸出一個(gè)預(yù)定的電壓。因此，它的應(yīng)用范圍比較有限，但由于其簡(jiǎn)單、可靠、成本低等特點(diǎn)，仍然廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。

可調(diào)型線性穩(wěn)壓器：可調(diào)型線性穩(wěn)壓器的輸出電壓可以通過調(diào)節(jié)電路中的電阻、電位器等元器件來實(shí)現(xiàn)，因此具有較高的靈活性和適應(yīng)性。可調(diào)型線性穩(wěn)壓器常見的有三端可調(diào)型線性穩(wěn)壓器和二端可調(diào)型線性穩(wěn)壓器等。

開關(guān)型線性穩(wěn)壓器：開關(guān)型線性穩(wěn)壓器又稱為開關(guān)穩(wěn)壓器，是一種在工作時(shí)可以通過開關(guān)控制電路的開關(guān)管通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定的線性穩(wěn)壓器。由于具有高效率、低功耗、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，開關(guān)型線性穩(wěn)壓器在一些高性能的電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。

在嵌入式系統(tǒng)中，可從前端電源提供一個(gè)12V總線電壓軌。在系統(tǒng)板上，需要一個(gè)3.3V電壓為一個(gè)運(yùn)算放大器(運(yùn)放)供電。產(chǎn)生3.3V電壓最簡(jiǎn)單的方法是使用一個(gè)從12V總線引出的電阻分壓器。這種做法效果好嗎?回答常常是“否”。在不同的工作條件下，運(yùn)放的VCC引腳電流可能會(huì)發(fā)生變化。假如采用一個(gè)固定的電阻分壓器，則IC VCC電壓將隨負(fù)載而改變。此外，12V總線輸入還有可能未得到良好的調(diào)節(jié)。在同一個(gè)系統(tǒng)中，也許有很多其他的負(fù)載共享12V電壓軌。由于總線阻抗的原因，12V總線電壓會(huì)隨著總線負(fù)載情況的變化而改變。因此，電阻分壓器不能為運(yùn)放提供一個(gè)用于確保其正確操作的3.3V穩(wěn)定電壓。于是，需要一個(gè)專用的電壓調(diào)節(jié)環(huán)路。反饋環(huán)路必需調(diào)整頂端電阻器R1的阻值以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)VCC上的3.3V.

此類可變電阻器可利用一個(gè)線性穩(wěn)壓器來實(shí)現(xiàn)。線性穩(wěn)壓器使一個(gè)雙極性或場(chǎng)效應(yīng)功率晶體管(FET)在其線性模式中運(yùn)作。這樣，晶體管起的作用就是一個(gè)與輸出負(fù)載相串聯(lián)的可變電阻器。從概念上說，如需構(gòu)建反饋環(huán)路，可由一個(gè)誤差放大器利用一個(gè)采樣電阻器網(wǎng)絡(luò)(RA和RB)來檢測(cè)DC輸出電壓，然后將反饋電壓VFB與一個(gè)基準(zhǔn)電壓VREF進(jìn)行比較。誤差放大器輸出電壓通過一個(gè)電流放大器驅(qū)動(dòng)串聯(lián)功率晶體管的基極。當(dāng)輸入VBUS電壓下降或負(fù)載電流增大時(shí)，VCC輸出電壓下降。反饋電壓VFB也將下降。因此，反饋誤差放大器和電流放大器產(chǎn)生更多的電流并輸入晶體管Q1的基極。這將減小電壓降 VCE，因而使VCC輸出電壓恢復(fù)，這樣一來VFB=VREF.另一方面，如果VCC輸出電壓上升，則負(fù)反饋電路采取相似的方式增加VCE以確保3.3V 輸出的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)?？傊琕O的任何變化都被線性穩(wěn)壓器晶體管的VCE電壓所消減。所以，輸出電壓VCC始終恒定并處于良好調(diào)節(jié)狀態(tài)。

線性穩(wěn)壓器使用在其線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)行的晶體管或FET，從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓，產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出電壓。其產(chǎn)品均采用小型封裝，具有出色的性能，并且提供熱過載保護(hù)、安全限流等增值特性，關(guān)斷模式還能大幅降低功耗。

長(zhǎng)期以來，線性穩(wěn)壓器一直得到業(yè)界的廣泛采用。在開關(guān)模式電源于上世紀(jì)60年代后成為主流之前，線性穩(wěn)壓器曾經(jīng)是電源行業(yè)的基礎(chǔ)。即使在今天，線性穩(wěn)壓器仍然在眾多的應(yīng)用中廣為使用。