各位讀者朋友大家好！今天談一談常被初級(jí)工程師忽略的一個(gè)問(wèn)題——三端穩(wěn)壓器輸入輸出電容的選取方法。對(duì)于一個(gè)沒(méi)有師父指導(dǎo)的初級(jí)工程師而言，靠自己想出各種問(wèn)題的解決方法十分不易，這個(gè)過(guò)程會(huì)浪費(fèi)掉大把的時(shí)間。本人最近剛好用到這些知識(shí)，苦于沒(méi)有資料，于是我就在網(wǎng)上搜索各種方法，閱讀了一些網(wǎng)友的意見，也找到了一些能夠說(shuō)服自己的解釋。今天在這里進(jìn)行梳理。
目錄
0 線性穩(wěn)壓器概述
1 實(shí)戰(zhàn)紀(jì)實(shí)
2 相關(guān)參考
3 專題推薦
0 線性穩(wěn)壓器概述
線性穩(wěn)壓器應(yīng)用的是晶體管或MOSFET的線性工作區(qū)，輸入電壓中減去超額的電壓，產(chǎn)生經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的輸出電壓。壓降是指穩(wěn)壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內(nèi)所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的 LDO（低壓降）穩(wěn)壓器通常使用功率PNP晶體管作為開關(guān)器件。這種晶體管允許飽和，所以穩(wěn)壓器可以有一個(gè)非常低的壓降電壓，通常為 200mV 左右；與之相比，使用 NPN 復(fù)合電源晶體管的傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器的壓降為2V 左右。負(fù)輸出 LDO 使用 NPN 作為它的開關(guān)器件，其工作模式與正輸出LDO的 PNP設(shè)備類似。
線性穩(wěn)壓器的一個(gè)最大優(yōu)勢(shì)是成本低、噪音小和靜態(tài)電流小等，新型線性穩(wěn)壓器可滿足以下指標(biāo)：30μV 輸出噪聲、60dB PSRR、6μA 靜態(tài)電流及100mV的壓差。線性穩(wěn)壓器能夠?qū)崿F(xiàn)這些特性的主要原因在于內(nèi)部調(diào)整管采用了P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，而不是通常線性穩(wěn)壓器中的PNP晶體管。P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管不需要基極電流驅(qū)動(dòng)，大大降低了器件本身的電流；另一方面，在采用PNP管的結(jié)構(gòu)中，為了防止PNP晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)降低輸出能力，必須保證較大的輸入輸出壓差；而P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的壓差大致等于輸出電流與其導(dǎo)通電阻的乘積，極小的導(dǎo)通電阻使其壓差非常低。當(dāng)系統(tǒng)中輸入電壓和輸出電壓接近時(shí)，線性穩(wěn)壓器是最好的選擇，可達(dá)到很高的效率。
1 實(shí)戰(zhàn)紀(jì)實(shí)
通常我們使用的市電為交流50Hz，在一些沒(méi)有特殊要求的情況下，可以使用降壓、整流、穩(wěn)壓、濾波的方法得到一個(gè)線性穩(wěn)壓電源，電路如圖1所示。
圖1 線性穩(wěn)壓電路
輸入電壓波形和電容C1的充放電波形如圖2所示。
圖2 輸入電壓波形和電容C1的充放電波形
圖1電路可以等效為一階RC電路，這里可以利用三要素法計(jì)算，具體分析方法讀者可參考電路書籍。這里有個(gè)結(jié)論是3~5個(gè)時(shí)間周期，電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。那么根據(jù)這個(gè)條件我們基本就可以得到電容的取值范圍。
現(xiàn)在實(shí)際電路應(yīng)用中多數(shù)都使用開關(guān)電源，輸出已經(jīng)是穩(wěn)定的直流電壓，但應(yīng)用控制電路中會(huì)用多種供電電壓，例如：5V，12V，15V等，有時(shí)候?yàn)榱朔奖憔褪褂萌朔€(wěn)壓器將12V轉(zhuǎn)為5V，輸入已經(jīng)是直流電壓，其實(shí)三端穩(wěn)壓器輸入和輸出不需要太大的電容，上述的計(jì)算方法只能作為參考，使用一般的瓷片電容就可以搞定，去掉電解電容，可以大大的節(jié)約PCB的面積?？梢赃x用幾個(gè)電容并聯(lián)，這樣不僅可以增加電容量，而且還可以降低ESR。調(diào)試中根據(jù)負(fù)載的大小對(duì)電容值稍作調(diào)整即可，通常情況下1~10uF的電容就能滿足要求。
圖3是本人實(shí)際應(yīng)用的實(shí)例
圖3 線性穩(wěn)壓電路
2 相關(guān)參考
3 專題推薦
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