線性穩壓器——用途、基本參數和開關電路
也許在今天，任何電子板都離不開至少一個恆壓源。微電路形式的線性穩壓器通常用作此類電源。與帶有變壓器的整流器不同，其中電壓以某種方式取決於負載電流並且可能由於各種原因而略有變化，集成微電路 - 穩定器（穩壓器）能夠在精確定義的範圍內提供恆定電壓負載電流。
這些微電路建立在場效應晶體管或雙極晶體管的基礎上，在有源模式下連續運行。線性穩壓器的微電路晶體上除了穩壓三極管外，還安裝了控制電路。
從歷史上看，在能夠以微電路的形式製造這種穩定器之前，存在著解決參數溫度穩定性問題的問題，因為在運行期間隨著加熱，微電路節點的參數會發生變化。
解決方案出現在 1967 年，當時美國電子工程師 Robert Widlar 提出了一種穩定器電路，其中一個調節晶體管將連接在一個未調節的輸入電壓源和一個負載之間，一個帶有溫度補償參考電壓的誤差放大器將出現在控制電路。因此，線性集成穩定器在市場上的受歡迎程度迅速上升。
看看下面的照片。此處顯示的是線性穩壓器（例如 LM310 或 142ENxx）的簡化圖。在該方案中，同相負電壓反饋運算放大器利用其輸出電流控制調節晶體管VT1的解鎖程度，其與公共集電極-射極跟隨器連接在電路中。
運算放大器本身由單極正電壓形式的輸入源供電。而且這裡雖然負電壓不適合供電，但是運算放大器的供電電壓可以加倍沒有問題，不用擔心過載或損壞。
結論是深度負反饋抵消了輸入電壓的不穩定性，該電路中輸入電壓的值可以達到 30 伏。因此，固定輸出電壓範圍為 1.2 至 27 伏，具體取決於芯片型號。
穩定器微電路傳統上具有三個引腳：輸入、公共端和輸出。該圖顯示了作為微電路一部分的差分放大器的典型電路，以獲得參考電壓 應用齊納二極管.
在低壓穩壓器中，參考電壓是在間隙處獲得的，正如 Widlar 在他的第一個線性集成穩壓器 LM109 中首次提出的那樣。分壓器安裝在電阻器 R1 和 R2 的負反饋電路中，根據公式 Uout = Uvd (1 + R2 / R1)，輸出電壓與參考電壓成正比。
穩壓器內置的電阻R3和三極管VT2起到限制輸出電流的作用，所以如果限流電阻上的電壓超過0.6伏，則三極管VT2立即導通，使主控三極管VT1的基極電流有限的。事實證明，穩定器正常工作模式下的輸出電流被限制在 0.6 / R3。調節晶體管消耗的功率取決於輸入電壓，等於 0.6 (Uin - Uout) / R3。
如果由於某種原因在集成穩壓器的輸出端發生短路，則晶體上的耗散功率不應像以前那樣留下，與電壓差成正比，與電阻 R3 的阻值成反比。因此，該電路包含保護元件 - 齊納二極管 VD2 和電阻器 R5，其操作根據電壓 Uin -Uout 的差異設置電流保護水平。
從上圖中可以看出，最大輸出電流取決於輸出電壓，因此線性穩壓器的微電路得到了可靠的過載保護。當電壓差Uin-Uout超過穩壓二極管VD2的穩壓電壓時，電阻R4和R5的分壓器會在晶體管VT2的基極產生足夠的電流使其截止，進而引起基極限流增加調節晶體管VT1。
最新型號的線性穩壓器，如ADP3303，在晶體被加熱到165°C時輸出電流急劇下降時，配備了熱過載保護。需要上圖中的電容來均衡頻率。
順便說一句，關於電容器。通常將最小容量為 100 nf 的電容器連接到集成穩定器的輸入和輸出，以避免微電路內部電路的錯誤激活。同時，也有所謂的無電容穩壓器，如REG103，不需要在輸入輸出端加穩壓電容。
除了輸出電壓固定的線性穩壓器外，還有輸出電壓可調的穩壓器。其中，電阻器 R1 和 R2 的分壓器缺失，晶體管 VT4 的基極引出到芯片的單獨支路，用於連接外部分壓器，例如在 142EN4 芯片中。
更現代的穩定器，其中控制電路的電流消耗減少到幾十微安，例如 LM317，只有三個引腳。公平地說，我們注意到今天也有高精度穩壓器，例如 TPS70151，由於存在多個附加引腳，因此可以對連接線應用壓降保護、負載放電控制等.
上面我們說的是正穩壓器，相對於普通導線而言。類似的方案也用於穩定負電壓，僅將輸入的輸出電壓與公共點電隔離就足夠了。然後將輸出腳接公共輸出點，負輸出點就是接穩壓芯片公共點的輸入負點。像 1168ENxx 這樣的負極性穩壓器非常方便。
如果需要同時獲得兩個電壓（正極性和負極性），那麼為此有特殊的穩定器可以同時提供對稱穩定的正電壓和負電壓，只需施加正輸入電壓和負輸入電壓就足夠了到輸入。這種雙極穩定器的一個例子是 KR142EN6。
上圖是它的簡化圖。這裡，差分放大器 #2 驅動晶體管 VT2，因此觀察到等式 -UoutR1 / (R1 + R3) = -Uop。放大器#1 控制晶體管 VT1，使電阻器 R2 和 R4 連接處的電位保持為零。如果同時電阻 R2 和 R4 相等，則輸出電壓（正負）將保持對稱。
為了獨立調整兩個（正和負）輸出電壓之間的平衡，您可以將額外的微調電阻器連接到微電路的特殊引腳。
上述線性穩壓電路的最小壓降特性為3伏特。這對於電池或電池供電的設備來說是相當多的，並且通常希望最小化電壓降。為此，輸出晶體管製成pnp型，使差動級的集電極電流與調節晶體管VT1的基極電流同時。最小電壓降現在大約為 1 伏特。
負電壓穩壓器以類似的方式運行，具有最小的壓降。例如，1170ENxx 系列穩壓器的壓降約為 0.6 伏，並且在負載電流高達 100 毫安時採用 TO-92 外殼製造時不會過熱。穩定器本身消耗的電流不超過 1.2 mA。
這種穩定器被歸類為低壓降。基於 MOSFET 的穩壓器甚至可以實現更低的壓降（在 1 mA 芯片電流消耗下約為 55 mV），例如 MAX8865 芯片。
一些穩定器型號配備了關斷引腳，以降低設備在待機模式下的功耗——當向該引腳施加邏輯電平時，穩定器的功耗幾乎降至零（LT176x 系列）。
談到積分線性穩定器，他們注意到它們的特性，以及動態和準確的參數。
精度參數有穩定係數、輸出電壓設置精度、輸出阻抗和電壓溫度係數。這些參數中的每一個都在文檔中列出；它們與輸出電壓的精度有關，具體取決於輸入電壓和晶體的當前溫度。
針對不同頻率的負載電流和輸入電壓設置紋波抑制比和輸出阻抗等動態參數。
輸入電壓範圍、額定輸出電壓、最大負載電流、最大功耗、最大負載電流下的最大輸入和輸出電壓差、空載電流、工作溫度範圍等性能特性，所有這些參數都會影響選擇一個或一個other.stabilizer 用於某個電路。
以下是包含線性穩定器的典型和最受歡迎的電路：
如果需要提高輸出電壓固定的線性穩壓器的輸出電壓，則在公共端串聯一個穩壓二極管：
為了最大化允許的輸出電流，一個更大功率的晶體管與穩壓器並聯，將微電路內部的調節晶體管變成複合晶體管的一部分：
如果需要穩定電流，則按以下方案開啟穩壓器。
在這種情況下，電阻兩端的電壓降將等於穩定電壓，如果穩定電壓高，這將導致顯著的損耗。在這方面，選擇輸出電壓盡可能低的穩壓器會更合適，例如1.2伏的KR142EN12。