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線性電源的六個(gè)關(guān)鍵參數(shù)

要長(zhǎng)高 ? 來源:硬件十萬個(gè)為什么 ? 作者:硬十 ? 2022-06-17 15:11 ? 次閱讀

(1)調(diào)整電壓

調(diào)整電壓:即,輸出,輸入電壓差,工作時(shí)輸入電壓到輸出電壓的壓降;必須首先考慮這個(gè)調(diào)整電壓,以確定此線性電源能否滿足系統(tǒng)的要求。

ΔV的最大值與最小值:

最大值:這個(gè)電壓太大或?qū)е聯(lián)p耗太大:線性電源的95%以上的功率損耗是在這個(gè)電壓降上。損耗公式:

pYYBAGKsKG-AYzbvAAAhVfD3ExI299.png

線性穩(wěn)壓器的壓差可以理解為維持功率調(diào)整管處在線性放大區(qū)的工作時(shí),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(gè)功耗決定了線性電源的散熱方式,以及散熱是否滿足設(shè)計(jì)要求。

最小值:低于最小調(diào)整電壓,線性電源就超過了調(diào)整范圍。它與調(diào)整管取得驅(qū)動(dòng)電流和電壓方式有關(guān)。

這個(gè)功耗決定了線性電源的散熱方式,以及散熱是否滿足設(shè)計(jì)要求。

poYBAGKsKH6AQOspAAAUx1VB7EQ040.png

最小值:低于最小調(diào)整電壓,線性電源就超過了調(diào)整范圍。它與調(diào)整管取得驅(qū)動(dòng)電流和電壓方式有關(guān)。

為什么調(diào)整電壓最小值不是0?

pYYBAGKsKIGAd69uAAQwgeYq_rY996.png

使用NPN雙極型功率調(diào)整晶體管(見圖a)。

調(diào)整晶體管工作時(shí),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(duì)于NPN調(diào)整管而言,這就是實(shí)際的最小調(diào)整電壓。這個(gè)決定了調(diào)整電壓不能低于NPN調(diào)整管的基射極電壓(0.7V)加上基極驅(qū)動(dòng)器件(晶體管和電阻)壓降,這個(gè)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(diào)整電源LDO)。這種電路采用PNP調(diào)整晶體管,從輸出電壓取得基射極電壓,而不是從調(diào)整電壓或者輸入電壓取得(如圖b),這使得調(diào)整管最小有0.7V電壓差。P溝道MOSFET也可以應(yīng)用在這里,并且電壓差接近于0V

(2)線性調(diào)整率Line Regulation

定義: 又稱源效應(yīng)或電網(wǎng)調(diào)整率,是指輸出電壓隨輸入電壓的線性變化的波動(dòng),條件是全滿載。(輸入電壓在額定范圍內(nèi)變化時(shí),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(tài)值,輸出為滿載時(shí)之輸出電壓。

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

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

Vnor可用輸出電壓標(biāo)稱值。

檢驗(yàn)方法:輸出全滿載,在輸入電壓全范圍內(nèi)測(cè)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(shí)的輸出電壓最大和最小值,利用上述公式求得線性調(diào)整率。

線性調(diào)整率(Line Regulation)是指在某負(fù)載電流的條件下,當(dāng)輸入電壓變化時(shí),對(duì)應(yīng)輸出電壓的變化量。線性調(diào)整率越小,輸入電壓對(duì)輸出電壓的影響越小,線性穩(wěn)壓器的性能越優(yōu)越。就是輸入電壓的波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響要足夠小。

poYBAGKsKIiAcygGAAFG47MxyGo125.png

線性調(diào)整率越小越好,當(dāng)輸入電壓變化時(shí),對(duì)輸出的影響就越小,LDO性能越好。

(3)負(fù)載調(diào)節(jié)率 (LoadRegulation)

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

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

Line Regulation(-)=|Vhl-Vfl|/Vhl×100%

Line Regulation(%)=|Vml-Vfl|/Vhl×100%

Vml:最小負(fù)載時(shí)之輸出電壓

Vfl:滿載時(shí)之輸出電壓

Vhl:半載時(shí)之輸出電壓

說明:如只是簡(jiǎn)單計(jì)算Load Regulation,Vhl可用Vrated即標(biāo)稱電壓來代替。

檢驗(yàn)方法:輸入為額定電壓,分別在負(fù)載為空載、全滿載兩種輸出情況下,負(fù)載反復(fù)投切。觀察示波器及萬用表,測(cè)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(fù)載調(diào)整率。

負(fù)載調(diào)整率也是越小越好,當(dāng)負(fù)載電流突然變化時(shí),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(wěn)壓器的輸入源往往存在許多干擾信號(hào)。PSRR反映了低壓差線性穩(wěn)壓器對(duì)于這些干擾信號(hào)的抑制能力。PSRR越大,表明輸出電壓越不受輸入電壓波動(dòng)的影響。

PSRR是( Power SupplyRejection Ratio )電源抑制比的簡(jiǎn)稱,它可以衡量一個(gè)電路的電源抑制能力,表示為輸出噪聲與輸入噪聲的對(duì)數(shù)之比。也反映了電路對(duì)紋波或者噪聲的抑制能力,這個(gè)紋波有可能是50Hz的交流干擾,也可能是DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲。

通常低壓差穩(wěn)壓器(LDO)及運(yùn)算放大器產(chǎn)品比較關(guān)注PSRR的指標(biāo)。

PSRR的計(jì)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(gè)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(duì)應(yīng)的PSRR 為:

poYBAGKsKJ2AEfSmAABVdxI_PMA662.png

(5)靜態(tài)電流

參數(shù)越小越好,這是IC本身的消耗。

pYYBAGKsKKOALfCeAAA4lsswvOA657.png

(6)靜態(tài)電流變化量

負(fù)載發(fā)生變化,靜態(tài)電流變化量的多少。

poYBAGKsKK6ALq4dAAD9P1b84o4359.png

一般7805輸出為高頻噪聲,所以在對(duì)輸出端進(jìn)行濾波時(shí),可以選擇相應(yīng)的電容。

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