與線性穩(wěn)壓器相比，開關(guān)穩(wěn)壓器有一個(gè)獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)——高轉(zhuǎn)換效率。這是因?yàn)殚_關(guān)穩(wěn)壓器中功率管的壓降要遠(yuǎn)低于線性穩(wěn)壓器中功率管的壓降。在開關(guān)穩(wěn)壓器中，NE5532P功率管的壓降通常為lO～lOOmV;而在線性穩(wěn)壓器中，功率管的壓降為輸入和輸出之間的電壓差，通常為o．3～2V。轉(zhuǎn)換效率為輸出功率Pc，UT和總功率PIN的比值；總功率包括輸出功率PREG、和穩(wěn)壓器自身的功率損耗PREG。穩(wěn)壓器本身的功耗越大，轉(zhuǎn)換效率就越差。
開關(guān)穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換效率一般為80%～95%。而線性穩(wěn)壓器自身的靜態(tài)電流以及穩(wěn)壓前的輸入電壓(V．N)和穩(wěn)壓后的輸出電壓(Vc，ut)壓差通常使得其轉(zhuǎn)換效率限制在較低水平。
IQ為靜態(tài)電流，直接流人接地點(diǎn)而不流經(jīng)負(fù)載。在忽略靜態(tài)電流的條件下，線性穩(wěn)壓器可達(dá)到的最大可能功率為輸出電壓與輸入電壓之間的比值。例如，一個(gè)輸入電壓為5V、輸出電壓為2.5V的線性穩(wěn)壓器的最大可毹功耗僅為50%。
輸入電壓和輸出電壓之間的電壓差越低，則線性穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換效率越高。例如，對(duì)于上述的線性穩(wěn)壓器，如果輸入電壓為3. 3V，其轉(zhuǎn)換效率為76%，則當(dāng)輸入電壓降至2. 8V時(shí)，此線性穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換效率則可以達(dá)到89%。這個(gè)特性僅在負(fù)載電流遠(yuǎn)大于靜態(tài)電流時(shí)成立，當(dāng)穩(wěn)壓器全負(fù)載工作時(shí)，這個(gè)假設(shè)一般成立。而當(dāng)負(fù)載處于待機(jī)或者睡眠狀態(tài)時(shí)，則上述假設(shè)不一定成立。因此當(dāng)輸入和輸出電壓差比較低時(shí)，我們更加傾向于使用線性穩(wěn)壓器，因?yàn)榇藭r(shí)線性穩(wěn)壓器不僅效率高，而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低、噪聲小、速度快。線性穩(wěn)壓器唯一的、也是最明顯的缺點(diǎn)就是它的轉(zhuǎn)換效率。如果轉(zhuǎn)換效率不是一個(gè)重要的考慮因
素或者對(duì)轉(zhuǎn)換效率的要求與開關(guān)穩(wěn)壓器相當(dāng)?shù)脑挘�性穩(wěn)壓器將是最好的選擇。
如果負(fù)載電流超過一定程度，我們就需要使用散熱孔。然而增加散熱孑L的代價(jià)是昂貴的，一方面增加了一個(gè)額外的器件，另一方面則需要更大的印制電路板(PCB)面積。我們可以在PCB上使用多個(gè)線性穩(wěn)壓器來對(duì)負(fù)載進(jìn)行分流，從而減小單個(gè)穩(wěn)壓器的功率損耗。如果指標(biāo)允許，也就是說如果負(fù)載可以容忍更多噪聲，也可以用開關(guān)穩(wěn)壓器來代替線性穩(wěn)壓器。上逑兩種方法都是避免使用散熱孔的常用方法。高溫的另外一個(gè)副作用是會(huì)增大MOS導(dǎo)通電阻，從而增加導(dǎo)通損耗，降低轉(zhuǎn)換效率。總之，如表1.1所示，線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、速度快、噪聲小，但是它的轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低，使得它不適合用于設(shè)計(jì)低功耗系統(tǒng)和專用電源系統(tǒng)。開關(guān)穩(wěn)壓器效率更高，然而它卻需要負(fù)載能夠容忍較高的噪聲強(qiáng)度。這也是高性能模擬子系統(tǒng)通常采用線性穩(wěn)壓器供電的原因。 |
