线性稳压器的工作原理？

线性稳压器是通过输出电压反馈，经误差放大器等组成的控制电路来控制调整管的管压降VDO(即压差)来达到稳压的目的，如下图所示。它的特点是：VIN VOUT，且调整管工作在线性区(线性稳压器因此得名)。当输入电压的变动或负载电流的变化引起输出电压变动时，可通过反馈及控制电路，改变VDO的大小，使输出电压VOUT基本不变。

线性稳压器的工作原理

线性稳压器基本上由输入、输出、GND引脚所构成，可变输出则在此增加反馈输出电压的反馈（feed back）引脚（参考下图）。线性稳压器内部电路基本上由误差放大器（误差检测用运算放大器）、基准电压源、输出晶体管所构成。输出晶体管虽用Pch MOSFET，但也可使用Nch的MOSFET、双极的PNP、NPN晶体管。

1.负载瞬态响应

负载快速变化期间，多数稳压器都具备一定的能力使输出保持在稳压范围内。负载变化时，输出FET栅极驱动需要随之变化。而栅极驱动达到新水平所需的时间决定了输出电压的瞬态下冲或过冲。

满载时的快速瞬变会造成最差情况下的瞬态下冲。选择稳压器之前，须务必检查瞬态响应。与从1%满载作为初始条件相比，从10%满载开始通常会给出更好的结果；因为10%负载预偏置与1%负载预偏置相比，输出FET栅极电压更接近其最终值。负载从空载变为满载，要想获得较好的负载瞬态响应比较困难。保证稳压器输出负载最小在一定程度上可以规避大的负载瞬变，但这不是有效的解决方案。当稳压器从满载跃变到轻载时，往往会发生输出过冲。而稳压器从过冲状态恢复的过程中，器件处于比较敏感状态 ——此时的输出FET完全没有偏置。

这种状态下，如果出现另一次负载阶跃，输出则出现下冲，比第一次更为严重。如果存在任何快速开启、关断负载的情况，更好在类似条件下检查每个稳压器的负载瞬态响应。如图所示为双脉冲负载瞬变期间的性能。

2

2.噪声与电源抑制比(PSRR)

显而易见，大多数设计用于低噪声输出的稳压器也具有优异的PSRR。无论何种原因，负载对电源纹波都非常敏感。使用开关稳压器时，PSRR比输出噪声问题更严重。比如，一个线性稳压器的前端使用了降压型调节器产生的电压作为输入，而其输出端的负载又对噪声非常敏感。如果降压型调节器的纹波为50mVP-P @ 100kHz，线性稳压器在100kHz下的PSRR为60dB，则输出纹波为50uVP-P，等效输出噪声大约15uVRMS。而同一线性稳压器在10Hz至100kHz带宽范围内的总输出噪声可能小于5uVRMS，由于PSRR和输入电压纹波，使得输出纹波产生的噪声达到稳压器本身噪声的3倍，如图所示。

对于较高的输出电压，线性稳压器的输出噪声可能成为PSRR的决定因素。这是因为分压后的反馈输入噪声增大了。假如一个线性稳压器将噪声较高的升压转换器的17V输出转换为噪声较小的16V电源，纹波小于100uV。开关频率处的PSRR为60dB，50mVP-P升压转换器纹波将衰减到50uVP-P，或者输出噪声15uVRMS。如果采用5uVRMS低噪声基准和反馈运放输入，我们来看一下反馈输入产生的问题。如果反馈输入调整在1.25V，电阻反馈网络将输出设置为16V，那么输出噪声将增大到5uVRMS x (16V/1.25V)，即64uVRMS，这可能成为主要的噪声源。如图显示了高压输出造成的输出噪声性能下降。在查找线性稳压器时，如果为噪声敏感的负载供电，通常既需要考虑输出噪声，也需要考虑PSRR。