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線性電源的六個關鍵參數

要長高 ? 來源:硬件十萬個為什么 ? 作者:硬十 ? 2022-06-17 15:11 ? 次閱讀

(1)調整電壓

調整電壓:即,輸出,輸入電壓差,工作時輸入電壓到輸出電壓的壓降;必須首先考慮這個調整電壓,以確定此線性電源能否滿足系統的要求。

ΔV的最大值與最小值:

最大值:這個電壓太大或導致損耗太大:線性電源的95%以上的功率損耗是在這個電壓降上。損耗公式:

pYYBAGKsKG-AYzbvAAAhVfD3ExI299.png

線性穩壓器的壓差可以理解為維持功率調整管處在線性放大區的工作時,輸入與輸出之間的電壓降,器件能正常工作必須滿足:

pYYBAGKsKHWAdzdTAAAaxzwCsqo303.png

這個功耗決定了線性電源的散熱方式,以及散熱是否滿足設計要求。

最小值:低于最小調整電壓,線性電源就超過了調整范圍。它與調整管取得驅動電流和電壓方式有關。

這個功耗決定了線性電源的散熱方式,以及散熱是否滿足設計要求。

poYBAGKsKH6AQOspAAAUx1VB7EQ040.png

最小值:低于最小調整電壓,線性電源就超過了調整范圍。它與調整管取得驅動電流和電壓方式有關。

為什么調整電壓最小值不是0?

pYYBAGKsKIGAd69uAAQwgeYq_rY996.png

使用NPN雙極型功率調整晶體管(見圖a)。

調整晶體管工作時,所需要的基極和射極的壓差,是從它自身的集射極電壓獲得的。對于NPN調整管而言,這就是實際的最小調整電壓。這個決定了調整電壓不能低于NPN調整管的基射極電壓(0.7V)加上基極驅動器件(晶體管和電阻)壓降,這個電壓至少大于 1.4V。

如果輸入電壓與輸出電壓的壓差小于2.5V,建議使用低壓差調整電源LDO)。這種電路采用PNP調整晶體管,從輸出電壓取得基射極電壓,而不是從調整電壓或者輸入電壓取得(如圖b),這使得調整管最小有0.7V電壓差。P溝道MOSFET也可以應用在這里,并且電壓差接近于0V

(2)線性調整率Line Regulation

定義: 又稱源效應或電網調整率,是指輸出電壓隨輸入電壓的線性變化的波動,條件是全滿載。(輸入電壓在額定范圍內變化時,輸出電壓之變化率。 )

LineRegulation(+)=(Vmax-Vnor)/Vnor

LineRegulation(-)=(Vnor-Vmin)/Vnor

LineRegulation=(Vmax-Vmin)/Vnor

Vnor:輸入電壓為常態值,輸出為滿載時之輸出電壓。

Voutmax:輸入電壓變化時之最高輸出電壓。(其實也就是輸入電壓最大時的輸出電壓)

Voutmin:輸入電壓變化時之最低輸出電壓。(其實也就是輸入電壓最小時的輸出電壓)

Vnor可用輸出電壓標稱值。

檢驗方法:輸出全滿載,在輸入電壓全范圍內測量輸出電壓,觀察示波器萬用表,記下輸入電壓全范圍變化時的輸出電壓最大和最小值,利用上述公式求得線性調整率。

線性調整率(Line Regulation)是指在某負載電流的條件下,當輸入電壓變化時,對應輸出電壓的變化量。線性調整率越小,輸入電壓對輸出電壓的影響越小,線性穩壓器的性能越優越。就是輸入電壓的波動對輸出電壓的影響要足夠小。

poYBAGKsKIiAcygGAAFG47MxyGo125.png

線性調整率越小越好,當輸入電壓變化時,對輸出的影響就越小,LDO性能越好。

(3)負載調節率 (LoadRegulation)

定義: 又稱負載效應,是指輸出電壓隨負載變化的波動,條件是輸入為額定電壓。電源負載的變化會引起電源輸出的變化,負載增加,輸出降低,相反負載減少,輸出升高。好的電源負載變化引起的輸出變化減到最低,通常指標為3%~5%。

Line Regulation(+)=|Vml-Vhl|/Vhl

Line Regulation(-)=|Vhl-Vfl|/Vhl×100%

Line Regulation(%)=|Vml-Vfl|/Vhl×100%

Vml:最小負載時之輸出電壓

Vfl:滿載時之輸出電壓

Vhl:半載時之輸出電壓

說明:如只是簡單計算Load Regulation,Vhl可用Vrated即標稱電壓來代替。

檢驗方法:輸入為額定電壓,分別在負載為空載、全滿載兩種輸出情況下,負載反復投切。觀察示波器及萬用表,測量輸出電壓幅值和波形,記下投切過程中的輸出電壓最大和最小值,利用上述公式求得負載調整率。

負載調整率也是越小越好,當負載電流突然變化時,引起的輸出變化越小,LDO性能就越好。

(4)PSRR 電源紋波抑制比

電源紋波抑制比,低壓差線性穩壓器的輸入源往往存在許多干擾信號。PSRR反映了低壓差線性穩壓器對于這些干擾信號的抑制能力。PSRR越大,表明輸出電壓越不受輸入電壓波動的影響。

PSRR是( Power SupplyRejection Ratio )電源抑制比的簡稱,它可以衡量一個電路的電源抑制能力,表示為輸出噪聲與輸入噪聲的對數之比。也反映了電路對紋波或者噪聲的抑制能力,這個紋波有可能是50Hz的交流干擾,也可能是DC-DC轉換器的開關噪聲。

通常低壓差穩壓器(LDO)及運算放大器產品比較關注PSRR的指標。

PSRR的計算公式是:

pYYBAGKsKJCAcH2PAACJMQvkEEo969.png

Ripple_input:輸入電壓中紋波峰峰值

Ripple_output:輸出電壓中紋波峰峰值

poYBAGKsKJeAGmn4AACyf2jKKkU328.png

舉例:如果一個電路輸入疊加的紋波峰峰值是500mV,輸出紋波峰峰值是0.1mV。那么它對應的PSRR 為:

poYBAGKsKJ2AEfSmAABVdxI_PMA662.png

(5)靜態電流

參數越小越好,這是IC本身的消耗。

pYYBAGKsKKOALfCeAAA4lsswvOA657.png

(6)靜態電流變化量

負載發生變化,靜態電流變化量的多少。

poYBAGKsKK6ALq4dAAD9P1b84o4359.png

一般7805輸出為高頻噪聲,所以在對輸出端進行濾波時,可以選擇相應的電容

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