歡迎來到芝識課堂！上篇我們了解了電子系統對LDO穩壓器的要求，以及優化電源布局的解決方案和板上供電的關鍵設計原則。在本篇中，您將進一步了解幾種穩壓器的工作原理、功能和電路配置。

1線性穩壓器和開關穩壓器

之前的芝識課堂曾多次提到線性穩壓器和開關穩壓器，這里進一步為您介紹一下其原理及功能。

線性穩壓器的輸入電壓大于輸出電壓，通過內部調整元件（如晶體管）的阻抗變化，處理輸入電壓與輸出電壓之間的差值，也就是壓差。

線性穩壓器就像是一位精準的“電壓調控師”，面對過高輸入電壓時會果斷“出手”，將超出目標輸出值的電壓“切斷”，確保輸出電壓始終恒定。而被“削峰”的這部分電壓，最終會以熱量形式釋放，使輸出電壓保持穩定。

電路配置方面，線性穩壓器中典型串聯穩壓器采用誤差放大器、參考電壓源和調整晶體管構成閉環反饋系統，實時監測并修正輸出電壓。

圖1. 線性穩壓器與開關穩壓器工作原理

線性穩壓器主要包括三端穩壓器和LDO穩壓器。前者采用傳統結構，需較高輸入-輸出電壓差（通常≥2V），效率較低，適用于中高功率場景；后者優化了壓差（可低至0.1V），適合輸入-輸出電壓接近的場合（如電池供電設備），但需注意散熱設計。圖1是線性穩壓器與開關穩壓器工作原理。

再來看開關穩壓器是通過控制功率開關管（如MOSFET）的導通與關斷時間調節能量傳輸的占空比，最終利用電感/電容儲能濾波，將輸入電壓轉換為穩定的平均輸出電壓。

其核心特點為“斬波式”穩壓：輸入電壓被高頻斬波，通過調整開關占空比控制能量傳輸，效率顯著高于線性穩壓器。

開關穩壓器的拓撲結構包含：Buck（降壓）、Boost（升壓）等類型，支持寬輸入電壓范圍，適用于高功率或輸入波動大的場景。

圖2給出了線性穩壓器和開關穩壓器對比，您可根據具體需求選擇不同類型的穩壓器：需要低噪聲、簡單電路時選擇線性穩壓器；追求高效、大功率時選擇開關穩壓器。

圖2. 線性穩壓器和開關穩壓器對比

2串聯穩壓器

串聯穩壓器位于電源與負載之間，猶如一位精準的“電壓調節衛士”。其工作原理是依據輸入電壓或輸出電流的變化情況，靈活調整可變電阻阻值，確保輸出電壓始終穩定在設定值。

在現代電子技術中，串聯穩壓器IC采用MOSFET或雙極結型晶體管（BJT）等有源器件，巧妙地替代了傳統的可變電阻，極大提升了穩壓器的性能與可靠性。

圖3. 用MOSFET或BJT等有源器件取代可變電阻的串聯穩壓器

串聯穩壓器的電路配置精巧嚴謹，主要由以下四個核心部分構成：

●輸出晶體管：串聯在串聯穩壓器的輸入與輸出引腳之間，宛如一座橋梁連接上下游。當輸入電壓或輸出電流發生波動時，誤差放大器發出的信號會精準控制其柵極電壓或基極電流。

●參考電壓源：作為誤差放大器的基準參照，參考電壓源意義非同小可。誤差放大器正是依據這個穩定的參考電壓對輸出晶體管的柵極或基極的精確調控，來保證輸出電壓的穩定。

●反饋電阻：負責對輸出電壓進行分壓處理，從而產生反饋電壓。誤差放大器通過對比反饋電壓與參考電壓，實現對輸出電壓的精準控制。這兩個反饋電阻串聯在VOUT和GND引腳之間，其中間點電壓會被施加到誤差放大器。

●誤差放大器：它如同串聯穩壓器的“智慧大腦”，仔細比較反饋電壓（即兩個反饋電阻中點的電壓）與參考電壓。當反饋電壓低于參考電壓時，誤差放大器會增強MOSFET驅動力，降低漏源電壓，以提升輸出電壓；反之，當反饋電壓高于參考電壓時，則會減弱MOSFET的驅動力，增加漏源電壓，進而降低輸出電壓。

圖4. 串聯穩壓器電路配置

東芝TCR3U系列就是一種出色的LDO穩壓器。它大幅降低了現有產品空載時的偏置電流。其電路配置可免輸入電壓降至預設輸出電壓以下時，偏置電流突然上升。該系列雖電流消耗低，卻有著不俗的負載瞬態響應性能，能夠穩定應對運行中輸出電流突變。

本篇我們進一步了解了幾種穩壓器的工作原理、功能和電路配置，下篇我們將為您解析線性穩壓器的動態調節機制，以及三端穩壓器與LDO穩壓器的區別。

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