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幾種線性穩壓器的技術分析

時間:2017-11-09 浏覽:158

每種線性穩壓器都有各自的優缺點,最終得由設計師根據壓差、接地電流和穩定性補償方法等要求,确定某種類型穩壓器是否适合設備使用。
電壓差和接地電流值主要由線性穩壓器的旁路元件(pass element)确定,電壓差和接地電流值定了後就可确定穩壓器适用的設備類型。目前使用的五大主流線性穩壓器每個都具有不同的旁路元件(pass element)和獨特性能,分别适合不同的設備使用。
标準NPN穩壓器的優點是具有約等于PNP晶體管基極電流的穩定接地電流,即使沒有輸出電容也相當穩定。这種穩壓器比較适合電壓差較高的設備使用,但較高的壓差使得这種穩壓器不适合許多嵌入式設備使用。
對于嵌入式應用而言,NPN旁路晶體管穩壓器是一種不錯的選擇,因为它的壓差小,而且非常容易使用。不過这種穩壓器仍不适合具有很低壓差要求的電池供電設備使用,因为它的壓差不夠低。它的高增益NPN旁路管可使接地電流穩定在幾個毫安,而且它的公共發射極結構具有很低的輸出阻抗。
PNP 旁路晶體管是一種低壓差穩壓器,其中的旁路元件就是PNP晶體管。它的輸入輸出壓差一般在0.3到0.7V之間。因为壓差低,因此这種PNP旁路晶體管穩壓器非常适合電池供電的嵌入式設備使用。不過它的大接地電流會縮短電池的壽命。另外,PNP晶體管增益較低,會形成數毫安的不穩定接地電流。由于采用公共發射極結構,因此它的輸出阻抗比較高,这意味着需要外接特定範圍容量和等效串聯電阻(ESR)的電容才能夠穩定工作。
由于P溝道FET穩壓器具有較低的壓差和接地電流,因此目前被廣泛用于許多電池供電的設備。該類型穩壓器将P溝道FET用作它的旁路元件。这種穩壓器的電壓差可以很低,因为很容易通過調整FET尺寸将漏-源阻抗調整到較低值。另一個有用的特性是低的接地電流,因为P溝道FET的栅極電流很低。然而,由于 P溝道FET具有相對大的栅極電容,因此它需要外接具有特定範圍容量與ESR的電容才能穩定工作。
N溝道FET穩壓器非常适合那些要求低壓差、低接地電流和高負載電流的設備使用。用于旁路管采用的是N溝道FET,因此这種穩壓器的壓差和接地電流都很低。雖然它也需要外接電容才能穩定工作,但電容值不用很大,ESR也不重要。N溝道FET穩壓器需要充電泵来建立栅極偏置電壓,因此電路相對複雜一些。幸運的是,相同負載電流下N溝道FET尺寸最多時可比P溝道FET小50%.