线性稳压器的应用及技术分析

线性稳压器的主要应用体现在以下几个方面：

1. 简单/低成本的解决方案。线性稳压器和LDO简单易用，特别适合于那些具有低输出电流、热应力不很关键的低功率应用。无需外部功率电感器。

2. 低噪声/低纹波应用。对于那些对噪声敏感的应用（例如：通信和无线电设备）而言，最大限度地抑制电源噪声是非常关键的。线性稳压器具有非常低的输出电压纹波（因为没有频繁接通和关断的组件），而且线性稳压器还可以拥有非常高的带宽。所以，几乎不存在EMI问题。有些特殊的LDO（比如：凌力尔特的LT1761 LDO系列）在输出端的噪声电压低至20μVRMS.这么低的噪声水平SMPS几乎是不可能实现的。即使采用ESR非常低的电容器，SMPS的输出纹波往往也将达到mV级。

3. 快速瞬态应用。线性稳压器反馈环路一般都是内置的，因此无需外部补偿。相比于SMPS,线性稳压器通常具有较宽的控制环路带宽和较快的瞬态响应。

4. 低压差应用。对于那些输出电压接近输入电压的应用来说，LDO可能比SMPS更有效。有非常低压差LDO（VLDO），例如：凌力尔特的LTC1844、LT3020和LTC3025,这些器件可提供20mV至90mV的压差电压和高达150mA的电流。最小输入电压可低至0.9V.由于LR中没有AC开关损耗，因此LR或LDO的轻负载效率与其满负载效率很相近。SMPS常常因其AC开关损耗的缘故而具有较低的轻负载效率。在轻负载效率同样十分关键的电池供电型应用中，LDO可提供一种优于SMPS的解决方案。

电压差和接地电流值主要由线性稳压器的旁路元件（pass element）确定，电压差和接地电流值定了后就可确定稳压器适用的设备类型。目前使用的五大主流线性稳压器每个都具有不同的旁路元件（pass element）和独特性能，分别适合不同的设备使用。

标准NPN稳压器的优点是具有约等于PNP晶体管基极电流的稳定接地电流，即使没有输出电容也相当稳定。这种稳压器比较适合电压差较高的设备使用，但较高的压差使得这种稳压器不适合许多嵌入式设备使用。

对于嵌入式应用而言，NPN旁路晶体管稳压器是一种不错的选择，因为它的压差小，而且非常容易使用。不过这种稳压器仍不适合具有很低压差要求的电池供电设备使用，因为它的压差不够低。它的高增益NPN旁路管可使接地电流稳定在几个毫安，而且它的公共发射极结构具有很低的输出阻抗。

PNP 旁路晶体管是一种低压差稳压器，其中的旁路元件就是PNP晶体管。它的输入输出压差一般在0.3到0.7V之间。因为压差低，因此这种PNP旁路晶体管稳压器非常适合电池供电的嵌入式设备使用。不过它的大接地电流会缩短电池的寿命。另外，PNP晶体管增益较低，会形成数毫安的不稳定接地电流。由于采用公共发射极结构，因此它的输出阻抗比较高，这意味着需要外接特定范围容量和等效串联电阻（ESR）的电容才能够稳定工作。

由于P沟道FET稳压器具有较低的压差和接地电流，因此被广泛用于许多电池供电的设备。该类型稳压器将P沟道FET用作它的旁路元件。这种稳压器的电压差可以很低，因为很容易通过调整FET尺寸将漏-源阻抗调整到较低值。另一个有用的特性是低的接地电流，因为P沟道FET的“栅极电流”很低。然而，由于 P沟道FET具有相对大的栅极电容，因此它需要外接具有特定范围容量与ESR的电容才能稳定工作。

N沟道FET稳压器非常适合那些要求低压差、低接地电流和高负载电流的设备使用。用于旁路管采用的是N沟道FET,因此这种稳压器的压差和接地电流都很低。虽然它也需要外接电容才能稳定工作，但电容值不用很大，ESR也不重要。N沟道FET稳压器需要充电泵来建立栅极偏置电压，因此电路相对复杂一些。幸运的是，相同负载电流下N沟道FET尺寸最多时可比P沟道FET小50%。

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