與線(xiàn)性穩壓器相比,開(kāi)關(guān)穩壓器有一個(gè)獨有的優(yōu)勢——高轉換效率。這是因為開(kāi)關(guān)穩壓器中功率管的壓降要遠低于線(xiàn)性穩壓器中功率管的壓降。在開(kāi)關(guān)穩壓器中,NE5532P功率管的壓降通常為lO~lOOmV;而在線(xiàn)性穩壓器中,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、和穩壓器自身的功率損耗PREG。穩壓器本身的功耗越大,轉換效率就越差。
開(kāi)關(guān)穩壓器的轉換效率一般為80%~95%。而線(xiàn)性穩壓器自身的靜態(tài)電流以及穩壓前的輸入電壓(V.N)和穩壓后的輸出電壓(Vc,ut)壓差通常使得其轉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)負載。在忽略靜態(tài)電流的條件下,線(xiàn)性穩壓器可達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(xiàn)性穩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(xiàn)性穩壓器的轉換效率越高。例如,對于上述的線(xiàn)性穩壓器,如果輸入電壓為3. 3V,其轉換效率為76%,則當輸入電壓降至2. 8V時(shí),此線(xiàn)性穩壓器的轉換效率則可以達到89%。這個(gè)特性?xún)H在負載電流遠大于靜態(tài)電流時(shí)成立,當穩壓器全負載工作時(shí),這個(gè)假設一般成立。而當負載處于待機或者睡眠狀態(tài)時(shí),則上述假設不一定成立。因此當輸入和輸出電壓差比較低時(shí),我們更加傾向于使用線(xiàn)性穩壓器,因為此時(shí)線(xiàn)性穩壓器不僅效率高,而且設計簡(jiǎn)單、成本低、噪聲小、速度快。線(xiàn)性穩壓器唯一的、也是最明顯的缺點(diǎn)就是它的轉換效率。如果轉換效率不是一個(gè)重要的考慮因
素或者對轉換效率的要求與開(kāi)關(guān)穩壓器相當的話(huà),線(xiàn)性穩壓器將是最好的選擇。

如果負載電流超過(guò)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(xiàn)性穩壓器來(lái)對負載進(jìn)行分流,從而減小單個(gè)穩壓器的功率損耗。如果指標允許,也就是說(shuō)如果負載可以容忍更多噪聲,也可以用開(kāi)關(guān)穩壓器來(lái)代替線(xiàn)性穩壓器。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導通電阻,從而增加導通損耗,降低轉換效率?傊,如表1.1所示,線(xiàn)性穩壓器結構簡(jiǎn)單、速度快、噪聲小,但是它的轉換效率相對較低,使得它不適合用于設計低功耗系統和專(zhuān)用電源系統。開(kāi)關(guān)穩壓器效率更高,然而它卻需要負載能夠容忍較高的噪聲強度。這也是高性能模擬子系統通常采用線(xiàn)性穩壓器供電的原因。 |