穩壓器在想要從不穩定或可變的電源中獲得穩定電源電壓的應用至關重要。這類電源包括逐漸放電式的電池或整流后的交流電壓等。而對開關穩壓器產生的噪聲或殘留交流紋波較敏感的應用,包括射頻收發器、Wi-Fi模塊和光學圖像傳感器,采用線性穩壓器來可最大限度地減少整個系統的錯誤和誤差。
能夠在電源輸入和輸出端之間保持低壓差的線性穩壓器通常稱為低壓降(LDO)穩壓器。其基本特點是無論輸出電流、輸入電壓、熱漂移或工作壽命(老化)如何變化,都能保持恒定的輸出電壓。這些是理想條件,但現實世界中的情況卻有些不同。由于LDO輸出電壓并非絕對穩定,因此主要會影響以下操作功能:
a)由(you)于有限的(de)(de)控制(zhi)回(hui)路速度(du),負(fu)載電流的(de)(de)快(kuai)速變(bian)化(hua)會導(dao)致輸出電壓的(de)(de)變(bian)化(hua)。有時(shi)內(nei)部調節回(hui)路無法對電流的(de)(de)快(kuai)速變(bian)化(hua)(由(you)于時(shi)間延遲)作(zuo)出反應,就會導(dao)致通常約為幾十毫伏(mV)的(de)(de)下沖/過沖。
b)輸入電壓的快速變化(通常是由DC-DC轉換器的輸出電壓紋波引起的)無法通過控制回路完全過濾,于是輸入電壓的變化會一定程度地反映在輸出電壓中,該參數稱為電源抑制比(PSRR),且通常是頻變參數。一些制造商標示的PSRR為負數,有些則為正數。一般而言,PSRR絕對值越高,從輸入到輸出的傳輸干擾信號就越少。通常情況下,受到干擾的輸入電壓會以mV或更低的單位級別傳輸至輸出端。相似地,輸入電壓的快速變化(即“線路瞬態響應”)可發生于LDO輸出端。
c)半導體(ti)(ti)(ti)結構自(zi)身會產生固有(you)的(de)噪(zao)聲(sheng)(sheng),主要是(shi)(shi)由(you)(you)自(zi)由(you)(you)原子與基礎材料(liao)晶體(ti)(ti)(ti)結構碰撞而引起。由(you)(you)于(yu)固有(you)噪(zao)聲(sheng)(sheng)是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)半導體(ti)(ti)(ti)中與電流傳導原理相關的(de)物理現象(xiang),因(yin)此可以(yi)通過一(yi)些技術(shu)來抑(yi)制,但是(shi)(shi)不可能(neng)將其徹底(di)去除。現代(dai)LDO的(de)輸出噪(zao)聲(sheng)(sheng)可以(yi)達到(dao)(dao)數以(yi)百計的(de)微伏(fu)(uV)甚至更(geng)小,但是(shi)(shi)頂(ding)級LDO產生的(de)噪(zao)聲(sheng)(sheng)就(jiu)會達到(dao)(dao)微伏(fu)(uV)單(dan)位。
d)其他(ta)影(ying)響還包括輸入電壓的(de)一個緩慢變(bian)化及其對線路調(diao)整(zheng)率(lv)的(de)影(ying)響、負載電流的(de)一個緩慢變(bian)化及其對負載調(diao)整(zheng)率(lv)、導(dao)熱系數和(he)長期穩定(ding)性(xing)的(de)影(ying)響。
在現實(shi)世界中,必須綜合考(kao)量(liang)所有這些影響(xiang)及其作(zuo)用(yong)(yong),以實(shi)現輸出電壓的穩(wen)定和精確。因此,有必要仔細考(kao)量(liang)上述的情況可能關乎一個特定應(ying)用(yong)(yong)。例如對于(yu)(yu)需要最佳圖像(xiang)(xiang)質量(liang)的攝像(xiang)(xiang)機(ji)應(ying)用(yong)(yong),LDO對負載電流變化的動態響(xiang)應(ying)就(jiu)是最為重要的。當噪聲值低于(yu)(yu)100 uVrms且PSRR值為常(chang)規(gui)水平(高于(yu)(yu)50 dB)時,對圖像(xiang)(xiang)質量(liang)的影響(xiang)就(jiu)微(wei)不(bu)足道。