Линейные стабилизаторы

Линейный стабилизатор поддерживает выходное напряжение, рассеивая разность между входом и выходом на проходном элементе. Он прост, даёт низкий уровень переключательных помех, но эффективность падает при большой разнице напряжений и высоком токе.

Регулятор сохраняет стабилизацию только если вход имеет достаточный запас над выходом. Минимальная разность называется dropout. Кроме того, конкретный LDO может требовать определённый диапазон ёмкости и ESR выходного конденсатора для устойчивости.

• Тепловая мощность примерно P=(Vin−Vout)·Iout плюс небольшой собственный ток.
• Dropout — минимальный запас Vin−Vout, при котором сохраняется регулирование при заданном токе.
• PSRR показывает подавление пульсаций входа и зависит от частоты.
• Тепловая защита и ограничение тока не являются рабочим режимом для постоянной эксплуатации.
• Выходной конденсатор и его ESR могут быть частью петли устойчивости.

КПД идеализированного линейного стабилизатора приблизительно Vout/Vin при Iin≈Iout. Поэтому 5 В из 12 В при значительном токе неизбежно превращают большую часть энергии в тепло.

Если Vin проседает ниже Vout+dropout, выход начнёт следовать за входом и пульсации могут резко увеличиться. Это часто происходит после выпрямителя на минимуме пульсации под нагрузкой.

На регулируемом низковольтном стенде исследуйте выход LDO при изменении Vin и нагрузки.

1. По техническое описание найдите dropout при нужном токе, допустимую мощность и требования к C.
2. Измерьте Vout при достаточном Vin.
3. Постепенно уменьшайте Vin и найдите начало dropout.
4. Увеличивайте нагрузку в допустимом диапазоне и считайте потери.
5. Оцените температуру и сравните с тепловым расчётом корпуса.

• Выбирать линейный стабилизатор только по выходному напряжению и току.
• Игнорировать dropout на минимальном входе.
• Считать токовый лимит разрешённым длительным режимом.
• Ставить произвольный выходной конденсатор без проверки устойчивости техническое описание.

Низкое Vout под нагрузкой проверяют по Vin в минимуме пульсаций, dropout, току и температуре. Самовозбуждение может проявляться как шум/нагрев при вроде правильном DC-уровне и требует осциллографа.

Линейный стабилизатор прост только при правильном тепловом и динамическом расчёте. Dropout, PSRR, устойчивость и корпус важны не меньше номинала выхода.