線性調(diào)節(jié)器的原理

以晶體管(或其它器件)調(diào)節(jié)流過負載的電流，負載所得的電壓就是穩(wěn)壓器的輸出電壓。比較輸出電壓與穩(wěn)壓器內(nèi)部的參考電壓，所產(chǎn)生的差動信號用作控制晶體管，形成一個負反饋回路，加上適當?shù)难a賞，輸出電壓就能調(diào)整下降至目標電壓，不受輸入電壓或負載變動影響，并保持合理地穩(wěn)定。

線性穩(wěn)壓器必須在輸入電壓高于輸出不少于某電壓值時輸出才能穩(wěn)定至目標電壓，這個最少的電壓稱為壓降電壓、下壓降、電壓差(dropout)。例如常用的7805，作用是把輸出保持在5V，但輸入必須保持在7V以上，否則輸出就會低于目標電壓5V以下，故其壓降電壓就是7V-5V=2V。由于須有壓差的存在，線性穩(wěn)壓器效率大都很低:因為其原理就是要將多于穩(wěn)定電壓下負載所需的能量，在晶體管內(nèi)以散發(fā)熱能的形式消耗掉。而晶體管發(fā)熱所造成的功率損失就是電流乘以晶體管兩端壓降。

這個問題在低輸出電壓的情況尤其嚴重，假若輸出要求為2V，而壓降電壓同是2V，效率就必是在2V/(2V+2V)=50%或以下，這樣低的效率，在實際應用上多不為接受。這情況下就需使用低壓差穩(wěn)壓器(LDO)，其壓降電壓特別低，一般都在300mV(0.3V)或以下，這種情況在微處理器的電源中常遇見。這也是為何機乎所有低輸出電壓的線性穩(wěn)壓IC都是低壓差穩(wěn)壓器。

開關(guān)電源可以更有效地達至相同的功能，但成本較高及有開關(guān)噪聲，在輕負載、輸出電壓較高或輸出電壓接近電源電壓的情況下，線性調(diào)節(jié)器的效率也不俗，有可能是合適的選擇。線性調(diào)節(jié)器還具有的優(yōu)點是:不需要磁性器件(電感器或變壓器)，磁性器件可能相對昂貴或占空間;設(shè)計更簡單，噪聲也更低。線性調(diào)節(jié)器的一些設(shè)計僅適用晶體管、二極管和電阻器，這就更容易制造到集成電路中，進一步減小它們的質(zhì)量、在PCB上的占位面積和成本 。

線性調(diào)節(jié)器有兩種基本形式:串聯(lián)調(diào)節(jié)器和并聯(lián)調(diào)節(jié)器。

• 串聯(lián)調(diào)節(jié)器:更常用的形式。串聯(lián)調(diào)節(jié)器通過提供經(jīng)由可變電阻的從電源電壓到負載的路徑來運行(主要晶體管在分壓器的"上半"部中)。由調(diào)節(jié)器件所耗散的功率等于電源輸出電路乘以在調(diào)節(jié)器件中的壓降。

• 并聯(lián)調(diào)節(jié)器:通過提供經(jīng)由可變電阻的從電源電壓到地的路徑來運行(主要晶體管在分壓器的"下半"部中)。將流經(jīng)并聯(lián)調(diào)節(jié)器的電流從負載轉(zhuǎn)向出來，并且無用地流向接地，使其比串聯(lián)調(diào)節(jié)器更沒效率。然而，該形式更簡單，有時僅由參考電壓二極管組成;并且用于很低功率的電路，其中耗費電流很小可以忽略。這種形式常用于電壓參考電路。