长期以来，线性稳压器一向得到业界的广泛选用。在开关形式电源于上世纪60年代后成为干流之前，线性稳压器曾经是电源职业的根底。即便在今日，线性稳压器仍然在许多的运用中广为运用。下面咱们来就针对线性稳压器的基本知识作逐个相关介绍。
一、线性稳压器的基本概念
线性稳压器（Linear Regulator）运用在其线性区域内运转的晶体管或 FET，从运用的输入电压中减去超量的电压，发生经过调理的输出电压。其产品均选用小型封装，具有超卓的功能，并且供给热过载维护、安全限流等增值特性，关断形式还能大幅下降功耗。
二、线性稳压器的作业原理
咱们从一个简略的比方开端。在嵌入式体系中，可从前端电源供给一个12V总线电压轨。在体系板上，需求一个3.3V电压为一个运算放大器（运放）供电。发生3.3V电压最简略的办法是运用一个从12V总线引出的电阻分压器，如图1所示。这种做法效果好吗？答复常常是“否”。在不同的作业条件下，运放的VCC引脚电流或许会发生改动。假设选用一个固定的电阻分压器，则IC VCC电压将随负载而改动。此外，12V总线输入还有或许未得到杰出的调理。在同一个体系中，或许有许多其他的负载同享12V电压轨。因为总线阻抗的原因，12V总线电压会跟着总线负载状况的改动而改动。因而，电阻分压器不能为运放供给一个用于保证其正确操作的3.3V安稳电压。所以，需求一个专用的电压调理环路。如图2所示，反应环路必需调整顶端电阻器R1的阻值以动态地调理VCC上的3.3V.
图1 电阻分压器选用12V总线输入发生3.3VDC
图2 反应环路调整串联电阻器R1的阻值以调理3.3V
此类可变电阻器可运用一个线性稳压器来完成，如图3所示。线性稳压器使一个双极性或场效应功率晶体管（FET）在其线性形式中运作。这样，晶体管起的效果便是一个与输出负载相串联的可变电阻器。从概念上说，如需构建反应环路，可由一个差错放大器运用一个采样电阻器网络（RA和RB）来检测DC输出电压，然后将反应电压VFB与一个基准电压VREF进行比较。差错放大器输出电压经过一个电流放大器驱动串联功率晶体管的基极。当输入VBUS电压下降或负载电流增大时，VCC输出电压下降。反应电压VFB也将下降。因而，反应差错放大器和电流放大器发生更多的电流并输入晶体管Q1的基极。这将减小电压降 VCE，因而使VCC输出电压康复，这样一来VFB=VREF.另一方面，假如VCC输出电压上升，则负反应电路采纳类似的方法添加VCE以保证3.3V 输出的精确调理。总归，VO的任何改动都被线性稳压器晶体管的VCE电压所消减。所以，输出电压VCC一向安稳并处于杰出调理状况。
图3 线性稳压器可完成一个可变电阻器以调理输出电压
三、线性稳压器的特色
所谓的抗短路才干要求，是指在相关资料的短路条件下，稳压器不损坏。稳压器的抗短路才干包含接受短路的耐热才干和接受短路的动安稳才干两个方面。
压差和接地电流值定了后就可确认稳压器适用的设备类型。五大干流线性稳压器每个都具有不同的旁路元件（passelement和共同功能，电压差和接地电流值首要由线性稳压器的旁路元件（passelement确认。别离合适不同的设备运用。
即便没有输出电容也适当安稳，它比较合适电压差较高的设备运用，规范NPN稳压器的长处是具有约等于PNP晶体管基极电流的安稳接地电流。但较高的压差使得这种稳压器不合适许多嵌入式 设备运用。
NPN旁路晶体管稳压器是一种不错的挑选，关于嵌入式运用而言，因为它压差小，简略运用。不过这种稳压器仍不合适具有很低压差要求的电池供电设备运用，因为它压差不够低。高增益NPN旁路管可使接地电流安稳在几个毫安，并且它公共发射极结构具有很低的输出阻抗。
其间的旁路元件便是PNP晶体管。输入输出压差一般在0.30.7V之间。因为压差低，PNP旁路晶体管是一种低压差稳压器。因而这种PNP旁路晶体管稳压器十分合适电池供电的嵌入式设备运用。不过它大接地电流会缩短电池的寿别的，PNP晶体管增益较低，会形成数毫安的不安稳接地电流。因为选用公共发射极结构，因而它输出阻抗比较高，这意味着需求外接特定规模容量和等效串联电阻（ESR电容才华够安稳作业。
四、线性稳压器的优劣势剖析
线性稳压器运用在其线性区域内运转的晶体管或FET，从运用的输入电压中减去超量的电压，发生经过调理的输出电压。其产品均选用小型封装，具有超卓的功能，并且供给热过载维护、安全限流等增值特性，关断形式还能大幅下降功耗。
长期以来，线性稳压器一向得到业界的广泛选用。在开关形式电源于上世纪60年代后成为干流之前，线性稳压器曾经是电源职业的根底。即便在今日，线性稳压器仍然在许多的运用中广为运用。
1.线性稳压器的优势剖析
除了简略易用之外，线性稳压器还具有其他的功能优势。电源办理供货商开发了许多集成型线性稳压器。典型的集成线性稳压器只需求VIN、VOUT、 FB和任选的GND引脚。图4示出了一款典型的3引脚线性稳压器LT1083，它是凌力尔特公司在20多年前开发的。该器材仅需一个输入电容器、输出电容器和两个反应电阻器以设定输出电压。简直一切的电气工程师都能够运用这些简略的线性稳压器来规划电源。
图4 集成型线性稳压器实例：只要3个引脚的7.5A线性稳压器
2. 线性稳压器的缺陷剖析
线性稳压器会耗费很多的功率。选用线性稳压器的一个首要缺陷是其运转于线性形式之串联晶体管Q1会有过大功率耗散。如前文所述，线性稳压器从概念上讲是一个可变电阻器。因为一切的负载电流都有必要经过串联电阻器，故其功率耗散为PLOSS=（VIN-VO）IO.在该场合中，线性稳压器的功率可由下式快速预算：
所以在图1所示的比方中，当输入为12V且输出为3.3V时，线性稳压器的功率仅为27.5%.在此场合中，82.5%的输入功率彻底糟蹋掉了，并在稳压器中发生了热量。这意味着晶体管有必要具有在最坏状况下（最大VIN和满负载）处理其功率/热耗散的热才干。因而，线性稳压器及其散热器的尺度或许很大，特别是在VO远远低于VIN的时分。如图5所示，线性稳压器的最大功率与VO/VIN之比成份额。
图5：线性稳压器的最大功率与VO/VIN之比的联系。
另一方面，线性稳压器能够在VO挨近VIN的状况下具有十分高的功率，但是，线性稳压器（LR）存在另一个局限性，即VIN和VO之间的最小电压差。LR中的晶体管有必要在其线性形式中运作。所以，其在双极型晶体管的集电极至发射极两头或FET的漏极至源极两头需求一个确认的最小电压降。当VO过于挨近VIN时，LR或许不再能够调理输出电压。那些能够在低裕量（VIN-VO）条件下作业的线性稳压器被称为低压差稳压器（LDO）。
别的，还有一个显着之处便是线性稳压器或LDO只能供给降压DC/DC转化。在那些要求VO电压高于VIN电压，或许需求从一个正VIN电压发生负VO电压的运用中，线性稳压器显然是不起效果。
五、线性稳压器的运用
线性稳压器的首要运用体现在以下几个方面：
1. 简略/低成本的解决方案。线性稳压器和LDO简略易用，特别合适于那些具有低输出电流、热应力不很要害的低功率运用。无需外部功率电感器。
2. 低噪声/低纹波运用。关于那些对噪声灵敏的运用（例如：通讯和无线电设备）而言，最大极限地按捺电源噪声是十分要害的。线性稳压器具有十分低的输出电压纹波（因为没有频频接通和关断的组件），并且线性稳压器还能够具有十分高的带宽。所以，简直不存在EMI问题。有些特别的LDO（比方：凌力尔特的 LT1761 LDO系列）在输出端的噪声电压低至20μVRMS.这么低的噪声水平SMPS简直是不或许完成的。即便选用ESR十分低的电容器，SMPS的输出纹波往往也将到达mV级。
3. 快速瞬态运用。线性稳压器反应环路一般都是内置的，因而无需外部补偿。比较于SMPS，线性稳压器一般具有较宽的操控环路带宽和较快的瞬态呼应。
4. 低压差运用。关于那些输出电压挨近输入电压的运用来说，LDO或许比SMPS更有用。有十分低压差LDO（VLDO），例如：凌力尔特的LTC1844、 LT3020和LTC3025，这些器材可供给20mV至90mV的压差电压和高达150mA的电流。最小输入电压可低至0.9V.因为LR中没有AC开关损耗，因而LR或LDO的轻负载功率与其满负载功率很附近。SMPS常常因其AC开关损耗的缘故而具有较低的轻负载功率。在轻负载功率相同十分要害的电池供电型运用中，LDO可供给一种优于SMPS的解决方案。
六、常用线性稳压器的技能剖析
电压差和接地电流值首要由线性稳压器的旁路元件（pass element）确认，电压差和接地电流值定了后就可确认稳压器适用的设备类型。现在运用的五大干流线性稳压器每个都具有不同的旁路元件（pass element）和共同功能，别离合适不同的设备运用。
规范NPN稳压器的长处是具有约等于PNP晶体管基极电流的安稳接地电流，即便没有输出电容也适当安稳。这种稳压器比较合适电压差较高的设备运用，但较高的压差使得这种稳压器不合适许多嵌入式设备运用。
关于嵌入式运用而言，NPN旁路晶体管稳压器是一种不错的挑选，因为它的压差小，并且十分简略运用。不过这种稳压器仍不合适具有很低压差要求的电池供电设备运用，因为它的压差不够低。它的高增益NPN旁路管可使接地电流安稳在几个毫安，并且它的公共发射极结构具有很低的输出阻抗。
PNP 旁路晶体管是一种低压差稳压器，其间的旁路元件便是PNP晶体管。它的输入输出压差一般在0.3到0.7V之间。因为压差低，因而这种PNP旁路晶体管稳压器十分合适电池供电的嵌入式设备运用。不过它的大接地电流会缩短电池的寿数。别的，PNP晶体管增益较低，会形成数毫安的不安稳接地电流。因为选用公共发射极结构，因而它的输出阻抗比较高，这意味着需求外接特定规模容量和等效串联电阻（ESR）的电容才干够安稳作业。
因为P沟道FET稳压器具有较低的压差和接地电流，因而被广泛用于许多电池供电的设备。该类型稳压器将P沟道FET用作它的旁路元件。这种稳压器的电压差能够很低，因为很简略经过调整FET尺度将漏-源阻抗调整到较低值。另一个有用的特性是低的接地电流，因为P沟道FET的“栅极电流”很低。但是，因为 P沟道FET具有相对大的栅极电容，因而它需求外接具有特定规模容量与ESR的电容才干安稳作业。
N沟道FET稳压器十分合适那些要求低压差、低接地电流和高负载电流的设备运用。用于旁路管选用的是N沟道FET，因而这种稳压器的压差和接地电流都很低。尽管它也需求外接电容才干安稳作业，但%&&&&&%值不必很大，ESR也不重要。N沟道FET稳压器需求充电泵来树立栅极偏置电压，因而电路相对杂乱一些。走运的是，相同负载电流下N沟道FET尺度最多时可比P沟道FET小50%.
