TOREX特瑞仕（KOYUELEC光與電子）：帶你探索穩壓器的優缺點和選擇技巧

電壓穩壓器的優點與缺點

下面介紹線性穩壓器的優點/缺點。

優點

線性穩壓器優點可以列舉如下

設計簡單，只需在輸入和輸出端連接電容器即可運行。

低噪聲

元件數量少，節省空間

價格低

產品數量多，易于選擇最佳產品

特別是低噪聲，對于作為開關型電壓穩壓器的DC/DC轉換器，具有很大的優勢。

DC/DC轉換器進行開關工作，原則上會產生開關噪聲。這種開關噪聲可能會導致IC發生故障，有時需要添加元件和濾波器等來消除噪聲。

線性穩壓器，因為不進行開關，原則上不產生開關噪聲，能提供低噪聲的電壓。

缺點

線性型電壓穩壓器缺點可以列舉如下

如果輸入電壓與輸出電壓的差值大，則損耗大/效率低

如果輸入電壓與輸出電壓的差值大，則發熱大，需要采取散熱措施

只能進行降壓工作（降低電壓）

如果不在意以上缺點，線性穩壓器通常是最佳選擇。相反，如果不能容忍這些缺點，則必須考慮開關型DC/DC轉換器，而不是線性穩壓器。

02

電壓穩壓器的缺點：損耗、發熱

下面介紹電壓穩壓器的缺點，即損耗、發熱。

電壓穩壓器將IC內部的驅動晶體管/FET作為可變電阻，通過調整電阻值將輸出電壓控制在恒定水平。

這意味著IC內部的可變電阻（驅動晶體管/FET），會在輸入/輸出電位差（即輸入電壓和輸出電壓之差）處造成IC內部電壓下降。由于該可變電阻的電壓下降和流過IC的電流（=輸出電流），會產生損耗及IC的發熱。

具體舉例如下，考慮輸入電壓為5V、輸出電壓為3V、輸出電流為100mA的情況。

輸入電壓5V和輸出電壓3V之間的差值2V在IC內部電壓下降。流向IC的電流與輸出電流相同，為100mA。（嚴格來說，由于電流消耗等原因，兩者略有不同）。

通過該電壓差2V和流向IC的電流100mA，在IC內部會損耗2V×100mA=200mW的電力，造成IC發熱。

(VIN–VOUT) xIOUT= Heat loss

The larger the voltage difference between input and output,
the greater the loss as heat generation.

從計算公式可以看出，在輸入輸出電壓差大和輸出電流大的條件下，IC的損耗變大，IC的發熱量增加。

在本例中，由于從輸入電壓5V到輸出電壓3V，相差2V，但如果從輸入電壓24V下降到輸出電壓3V，則相差21V，在輸出電流100mA時會損耗2.1W。

另外，發熱量增加的話，結溫會升高，為了抑制結溫需要采取散熱措施。

在結溫超過IC的絕對最大額定值的情況下，必須考慮改用為高散熱產品或開關型DC/DC轉換器。

03

電壓穩壓器和DC/DC轉換器的區分使用

使用開關型DC/DC轉換器的情況如下。

除此之外，最適合使用線性穩壓器。

應使用DC/DC轉換器的情況

(a)電源配置

需要降壓以外的電源配置（升壓、升降壓、極性反轉）

(b)發熱

由于IC發熱，不能使用電壓穩壓器

想要減少系統整體的發熱

為了降低系統整體的成本/節省空間，希望減少散熱器等熱對策部件

(c)損耗、效率有關

為了延長電池的工作時間，希望改善電壓穩壓器的損耗

為了降低設備整體的功耗，需要使用高效率的DC/DC轉換器

審核編輯 黃宇