理论教育 低压差线性稳压器集成电路的工作原理

低压差线性稳压器集成电路的工作原理

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:LDO稳压器是相对于传统的线性稳压器来说的。所以低压差线性稳压器的主要优点是可最大限度地降低调整管压降,从而大大减小了输入、输出电压差,使稳压器能在输入电压略高于额定输出电压的条件下工作。重要提示实际的低功率低压差稳压器集成电路还具有负载短路保护、过电压关断、过热关断、反接保护功能等。

低压差线性稳压器集成电路的工作原理

1.低压差线性稳压器(Low DropOut regulator,LDO)集成电路特点

重要提示

在线性稳压器集成电路众多指标中有一个非常重要的技术指标,就是线性稳压器的输入端与输出端之间的电压差,在低压供电、电池供电的电子电器中,线性稳压器的这一指标就显得更为重要。

线性稳压器的输入端与输出端之间的电压差,与流过线性稳压器的电流之积就是这个线性稳压器的自身损耗在低压供电、电池供电的电子电器中,为了提高系统效率,降低自身的损耗,总是希望稳压器本身的电压降尽可能小一些。

输入电压端与输出电压端之差比较小的稳压器被称为低压差稳压器。目前,在相关英文资料中常常把LDO稳压器简写成LDO,把LDO稳压器系列产品缩写成LDOs。

LDO稳压器是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器,如78xx系列的集成电路都要求输入电压要比输出电压高出2~3V以上,否则就不能正常工作。但是在低压供电、电池供电的电子电器中,这样的条件显然是太苛刻了,许多情况下无法满足这个条件。例如5V转3.3V,即将5V直流电压转换成3.3V直流电压,稳压器输入端与输出端的压差只有1.7V,普通的线性稳压器显然不能满足条件,所以才有了LDO稳压器这类的电源转换集成电路。

所以低压差线性稳压器的主要优点是可最大限度地降低调整管压降,从而大大减小了输入、输出电压差,使稳压器能在输入电压略高于额定输出电压的条件下工作。

2.低压差稳压器集成电路内电路及工作原理

图4-17所示是低压差稳压器集成电路内电路示意图。从电路中可以看出,它主要有调整管VT1、比较电阻R1R2、比较放大器A1和基准电压电路等组成。

这一电路的稳压原理与普通的串联调整管电路相同,取样电阻R1R2将输出端的直流输出电压分压后加到比较放大器A1的同向输入端,当输出电压Uo大小变化时,加到比较放大器A1同向端的直流电压也大小相应变化。比较放大器A1的反向输入端接基准电压,基准电压是大小不变的直流电压。

当稳压电路输出端的直流电压升高时,经取样分压电路后的直流电压也在升高,即加到比较放大器A1同向输入端的直流电压在升高,而比较放大器A1的反向输入端直流电压不变,这时比较放大器A1输出电流减小,使调整管VT1基极电流下降,使调整管VT1集电极与发射极之间的电压降增大,从而使稳压器输出端直流电压下降,达到稳压的目的。

978-7-111-43241-8-Chapter04-39.jpg(www.daowen.com)

图4-17 低压差稳压器集成电路内电路

注意,输入电压Ui等于调整管VT1集电极与发射极之间电压降加输出电压Uo

同理,当输出端直流电压Uo下降时,通过取样电路、比较放大器A1、调整管VT1使输出端直流电压升高,达到稳压目的。

供电过程中,输出电压校正连续进行,调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。

重要提示

实际的低功率低压差稳压器集成电路还具有负载短路保护、过电压关断、过热关断、反接保护功能等。

3.低压差稳压器输出电压公式

低压差稳压器集成电路的直流输出电压Uo由下列公式决定:

978-7-111-43241-8-Chapter04-40.jpg

式中,Uo为稳压集成电路直流输出电压;UREF为基准电压;R1R2为取样电阻。

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