带你探索稳压器的优缺点和选择技巧

TOREX特瑞仕（KOYUELEC光与电子）：带你探索稳压器的优缺点和选择技巧

电压稳压器的优点与缺点

下面介绍线性稳压器的优点/缺点。

 

优点  

线性稳压器优点可以列举如下

 

设计简单，只需在输入和输出端连接电容器即可运行。

低噪声

元件数量少，节省空间

价格低

产品数量多，易于选择最佳产品

 

特别是低噪声，对于作为开关型电压稳压器的DC/DC转换器，具有很大的优势。

 

DC/DC转换器进行开关工作，原则上会产生开关噪声。这种开关噪声可能会导致IC发生故障，有时需要添加元件和滤波器等来消除噪声。

 

线性稳压器，因为不进行开关，原则上不产生开关噪声，能提供低噪声的电压。

 

缺点

线性型电压稳压器缺点可以列举如下

 

如果输入电压与输出电压的差值大，则损耗大/效率低

如果输入电压与输出电压的差值大，则发热大，需要采取散热措施

只能进行降压工作（降低电压）

 

如果不在意以上缺点，线性稳压器通常是最佳选择。相反，如果不能容忍这些缺点，则必须考虑开关型DC/DC转换器，而不是线性稳压器。

02

电压稳压器的缺点：损耗、发热

下面介绍电压稳压器的缺点，即损耗、发热。

 

电压稳压器将IC内部的驱动晶体管/FET作为可变电阻，通过调整电阻值将输出电压控制在恒定水平。

 

这意味着IC内部的可变电阻（驱动晶体管/FET），会在输入/输出电位差（即输入电压和输出电压之差）处造成IC内部电压下降。由于该可变电阻的电压下降和流过IC的电流（=输出电流），会产生损耗及IC的发热。

 

具体举例如下，考虑输入电压为5V、输出电压为3V、输出电流为100mA的情况。

 

输入电压5V和输出电压3V之间的差值2V在IC内部电压下降。流向IC的电流与输出电流相同，为100mA。（严格来说，由于电流消耗等原因，两者略有不同）。

 

通过该电压差2V和流向IC的电流100mA，在IC内部会损耗2V×100mA=200mW的电力，造成IC发热。

 

(  VIN –VOUT) x IOUT = Heat loss

The larger the voltage difference between input and output,
the greater the loss as heat generation.

 

从计算公式可以看出，在输入输出电压差大和输出电流大的条件下，IC的损耗变大，IC的发热量增加。

 

在本例中，由于从输入电压5V到输出电压3V，相差2V，但如果从输入电压24V下降到输出电压3V，则相差21V，在输出电流100mA时会损耗2.1W。

 

另外，发热量增加的话，结温会升高，为了抑制结温需要采取散热措施。

 

在结温超过IC的绝对最大额定值的情况下，必须考虑改用为高散热产品或开关型DC/DC转换器。

03

电压稳压器和DC/DC转换器的区分使用

使用开关型DC/DC转换器的情况如下。

除此之外，最适合使用线性稳压器。

应使用DC/DC转换器的情况

(a)电源配置

 

需要降压以外的电源配置（升压、升降压、极性反转）

 

(b)发热

 

由于IC发热，不能使用电压稳压器

想要减少系统整体的发热

为了降低系统整体的成本/节省空间，希望减少散热器等热对策部件

 

(c)损耗、效率有关

 

为了延长电池的工作时间，希望改善电压稳压器的损耗

为了降低设备整体的功耗，需要使用高效率的DC/DC转换器

 

	电压稳压器 （线性型）	DC/DC转换器 （开关型）
设计简单	Good	Normal
部件数量/节省空间	Good	Normal
价格	Low	Normal
噪音	Good	Bad
效率	Bad	Good
发热	Bad	Good
电池寿命	Short	Long
电源配置	Step-down	Step-down/Step-up etc

 

审核编辑 黄宇