線性穩壓器及其相對應的分類
發布時間:2013/7/28 17:02:48 訪問次數:911
總的來說,線性穩壓器可以被分為高功率或者低功率、外部補償或者內部補償、高壓差或者低壓差幾類,如圖1.8所示。現在大多數使用的穩壓器都是屬于低功率類型。MBR6045WTPBF因為其效率上的優勢,開關轉換器仍然占據著較大的高功率市場份額,低功率的子系統則從與其串聯的線性穩壓器得到能量。雖然現在還不是十分流行,采用片內電容的內部補償的線性穩壓器將會有很大的市場需求,因為它們所占PCB面積小,可以節省成本。但是它們對于快速瞬態響應的性能很差,因此精度性能有所下降。它們在更低功耗的ASIC中的使用正變得越來越流行,在這些應用中,一個線性穩壓器或多個線性穩壓器與其負載共用同一個硅芯片。
上述的一般特性與電池供電市場不斷擴大的需求相結合便產生了一個低功率內部補償LDO穩壓器市場。這個消費類市場需要面積更小和壽命更長的內部補償并具有低壓差功能的解決方案。減小穩壓器的輸入輸出壓差可以減小穩壓器本身消耗的功耗,從而增加轉換效率,并最終延長電池的工作時間。
壓差電壓和負載電流定義了在中等負載和滿負載情況下線性穩壓器所消耗的最小功率。因此壓差電壓是一個非常重要的指標。
從電池供電系統的角度來看,線性穩壓器解除了凈空限制,還增加了動態范圍以及負載電路的信噪比。而當輸入電壓降低的時候,信噪比通常是最先惡化的指標。例如,對于一個為線性穩壓器供電的即將耗盡的鋰離子電源(即輸入電源VIN大概為2. 7V),給定壓差電壓為0.2V.如果此穩壓器為一個低噪聲為lOmV的運算放大器供電,此時運算放大器將工作在2. 5V的穩定電源下,這通常是一個比較低的電壓。所有的操作都必須在2. 5V以下進行,這就設定了電路的最大可能動態范圍。
如果是一個0.7V壓差的高壓差穩壓器,此時放大器就必須工作在2.OV的供電下,這會對放大器電路的正常運作造成嚴重限制,更不用說處理模擬信號的能力了。當給定電壓范圍為2. OV以內,此時的信噪比要小于200。另外,如圖1. 7所示,當使用低壓差穩壓器而非高壓差穩壓器時,輸出電壓在整個未經穩壓的電源供電范圍內的變化會更小,因為對于低壓差穩壓器而言,壓差區的開啟電壓通常要低一些。
低壓差電壓在從汽車和工業到醫療等很多應用中是不可或缺的。例如,汽車在冷啟動的時候需要用到線性穩壓器低壓差的特點,此時汽車電池在5.5~6V之間時,穩壓后的輸出大約為5V,從而需要壓差電壓小于0.SV。在如手機、傳呼機、照相機和筆記本電腦等電池供電的產品中,對于低壓差的需求就更加明顯。由于空間限制,這些設計只能夠使用很少的電池,從而減小輸入電壓的大小。在這些情況下,線性穩壓器能夠提供相對較高的輸出電壓。例如,鎳鎘電池的范圍通常為1.8~3V,如果兩節鎳鎘電池為一個高壓差穩壓器供電,在整個電池壽命內最高的輸出電壓要小于1.2V。對于大多數模擬電路而言,這個電壓是不能夠滿足凈空要求的。更加糟糕的是,對于單電池供電而言,限制將更加嚴重。
總的來說,線性穩壓器可以被分為高功率或者低功率、外部補償或者內部補償、高壓差或者低壓差幾類,如圖1.8所示。現在大多數使用的穩壓器都是屬于低功率類型。MBR6045WTPBF因為其效率上的優勢,開關轉換器仍然占據著較大的高功率市場份額,低功率的子系統則從與其串聯的線性穩壓器得到能量。雖然現在還不是十分流行,采用片內電容的內部補償的線性穩壓器將會有很大的市場需求,因為它們所占PCB面積小,可以節省成本。但是它們對于快速瞬態響應的性能很差,因此精度性能有所下降。它們在更低功耗的ASIC中的使用正變得越來越流行,在這些應用中,一個線性穩壓器或多個線性穩壓器與其負載共用同一個硅芯片。
上述的一般特性與電池供電市場不斷擴大的需求相結合便產生了一個低功率內部補償LDO穩壓器市場。這個消費類市場需要面積更小和壽命更長的內部補償并具有低壓差功能的解決方案。減小穩壓器的輸入輸出壓差可以減小穩壓器本身消耗的功耗,從而增加轉換效率,并最終延長電池的工作時間。
壓差電壓和負載電流定義了在中等負載和滿負載情況下線性穩壓器所消耗的最小功率。因此壓差電壓是一個非常重要的指標。
從電池供電系統的角度來看,線性穩壓器解除了凈空限制,還增加了動態范圍以及負載電路的信噪比。而當輸入電壓降低的時候,信噪比通常是最先惡化的指標。例如,對于一個為線性穩壓器供電的即將耗盡的鋰離子電源(即輸入電源VIN大概為2. 7V),給定壓差電壓為0.2V.如果此穩壓器為一個低噪聲為lOmV的運算放大器供電,此時運算放大器將工作在2. 5V的穩定電源下,這通常是一個比較低的電壓。所有的操作都必須在2. 5V以下進行,這就設定了電路的最大可能動態范圍。
如果是一個0.7V壓差的高壓差穩壓器,此時放大器就必須工作在2.OV的供電下,這會對放大器電路的正常運作造成嚴重限制,更不用說處理模擬信號的能力了。當給定電壓范圍為2. OV以內,此時的信噪比要小于200。另外,如圖1. 7所示,當使用低壓差穩壓器而非高壓差穩壓器時,輸出電壓在整個未經穩壓的電源供電范圍內的變化會更小,因為對于低壓差穩壓器而言,壓差區的開啟電壓通常要低一些。
低壓差電壓在從汽車和工業到醫療等很多應用中是不可或缺的。例如,汽車在冷啟動的時候需要用到線性穩壓器低壓差的特點,此時汽車電池在5.5~6V之間時,穩壓后的輸出大約為5V,從而需要壓差電壓小于0.SV。在如手機、傳呼機、照相機和筆記本電腦等電池供電的產品中,對于低壓差的需求就更加明顯。由于空間限制,這些設計只能夠使用很少的電池,從而減小輸入電壓的大小。在這些情況下,線性穩壓器能夠提供相對較高的輸出電壓。例如,鎳鎘電池的范圍通常為1.8~3V,如果兩節鎳鎘電池為一個高壓差穩壓器供電,在整個電池壽命內最高的輸出電壓要小于1.2V。對于大多數模擬電路而言,這個電壓是不能夠滿足凈空要求的。更加糟糕的是,對于單電池供電而言,限制將更加嚴重。
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