又到了每天的學習時間了，今天想要跟燒友們一起來學習下關于線性穩壓器的常見問題。

首先了解下什么是穩壓器？穩壓器是使輸出電壓穩定的設備。穩壓器由調壓電路、控制電路、及伺服電機等組成。當輸入電壓或負載變化時，控制電路進行取樣、比較、放大，然后驅動伺服電機轉動，使調壓器碳刷的位置改變，通過自動調整線圈匝數比，從而保持輸出電壓的穩定。

那么線性穩壓器又是什么呢？線性穩壓器（Linear Regulator）使用在其線性區域內運行的晶體管或 FET，從應用的輸入電壓中減去超額的電壓，產生經過調節的輸出電壓。其產品均采用小型封裝，具有出色的性能，并且提供熱過載保護、安全限流等增值特性，關斷模式還能大幅降低功耗。

而在查找線性穩壓器時，面對無限多的產品型號，利用參數搜索工具可以把選擇范圍縮小到少數幾個，看起來非常簡單。需要什么樣的輸出電壓？負載電流是多少？承受的輸入電壓范圍如何？穩壓器需要工作在什么壓差下？最大輸入電壓是多少？封裝和外部元件尺寸？

接下來，您已經將范圍縮小到那些能夠滿足具體應用的器件。但這并沒結束。在最終決定之前，5個因素還需要考慮。

1. 啟動

大多數穩壓器都配備了使能輸入，用于控制穩壓器的上電或關斷，以節省功耗。帶有使能輸入的穩壓器通常也帶軟啟動功能。軟啟動可防止穩壓器打開時造成輸入電源過載。軟啟動通常采用以下兩種方式之一。

電壓軟啟動

軟啟動是緩升輸出電壓。緩升輸出電壓會在輸出電壓上產生單調變化，當下游電路開啟時不產生任何電壓瞬變。這樣也能防止負載多次進入復位狀態，因為輸出電壓僅穿越負載欠壓門限一次。

將浪涌電流設置為小于最大負載電流的10%，為負載及任何額外輸出電容需要的電流提供了裕量。其缺點是輸入電流與負載變化有關，不能直接控制；優點是能夠避免系統多次復位。

圖1. 電流軟啟動和電壓軟啟動對比

2. 靜態電流與壓差

如果系統由電池供電，穩壓器的電源電流非常重要。負載電路可短暫工作，然后長時間處于待機狀態，以節省功耗。此時，電池壽命很大程度上取決于穩壓器和負載的靜態電流。如果是這種情況，則要考慮選擇低靜態電流的線性穩壓器。

工作在最低壓差時的潛在問題是，驅動穩壓器輸出FET的柵極驅動電路將消耗較大電流(圖2)。使得“待機模式”變為“電池快速放電模式”。

圖2. 最低壓差條件下，MG驅動阻抗造成靜態電流增大

3. 負載瞬態響應

負載快速變化期間，多數穩壓器都具備一定的能力使輸出保持在穩壓范圍內。負載變化時，輸出FET柵極驅動需要隨之變化。而柵極驅動達到新水平所需的時間決定了輸出電壓的瞬態下沖或過沖。

滿載時的快速瞬變會造成最差情況下的瞬態下沖。選擇穩壓器之前，須務必檢查瞬態響應。與從1%滿載作為初始條件相比，從10%滿載開始通常會給出更好的結果；因為10%負載預偏置與1%負載預偏置相比，輸出FET柵極電壓更接近其最終值。負載從空載變為滿載，要想獲得較好的負載瞬態響應比較困難。

這種狀態下，如果出現另一次負載階躍，輸出則出現下沖，比第一次更為嚴重。

圖3. 雙脈沖負載瞬變時的輸出下沖

4. 噪聲與電源抑制比(PSRR)

顯而易見，大多數設計用于低噪聲輸出的穩壓器也具有優異的PSRR。無論何種原因，負載對電源紋波都非常敏感。

使用開關穩壓器時，PSRR比輸出噪聲問題更嚴重。比如，一個線性穩壓器的前端使用了降壓型調節器產生的電壓作為輸入，而其輸出端的負載又對噪聲非常敏感。例如圖4所示。

圖4. 輸出噪聲指標變差主要取決于PSRR

對于較高的輸出電壓，線性穩壓器的輸出噪聲可能成為PSRR的決定因素。這是因為分壓后的反饋輸入噪聲增大了。假如一個線性穩壓器將噪聲較高的升壓轉換器的17V輸出轉換為噪聲較小的16V電源，紋波小于100uV。

圖5. 高壓輸出造成的噪聲性能下降

5. 輸入保護

線性穩壓器的輸出調整管大多包含體二極管，該二極管可防止輸出比輸入高出0.7V以上。大多數情況下，該二極管不是問題，但在兩種情況下會引起麻煩。

反向電壓保護

有些情況下，輸入電壓可能接反，導致極性反轉，比如放置9V電池的兩個金屬觸點。盡管連接器能夠防止電池永久性反接，但在用戶更換電池時會有幾秒或更長時間的反向電壓。

反向電壓保護允許輸入引腳電壓低于地電位，不會吸收顯著電流。為達到這一目的，需要通過串聯開關將輸出FET的體二極管斷開。大多數穩壓器都包括二極管，防止任何引腳電壓低于地電位，防止引腳發生靜電放電，即ESD。

為實現反向電壓保護，也需要去除該二極管的影響，并采取不同的保護器件，參見圖6。

圖6. 反向電壓保護