什么是線性穩(wěn)壓器的效率計(jì)算方法？

你會(huì)線性穩(wěn)壓器的效率計(jì)算嗎?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

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。

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。基本上使用芯片(接合面Junction)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)。

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。以上就是線性穩(wěn)壓器的效率計(jì)算解析，希望能給大家?guī)椭?