什么是线性电压稳压器

线性电压调节器（Linear regulator），又称线性稳压器、线性调节器，是一种常见的7805、7812等元件，其功能是保持电压稳定。由于负载和输入电压的变化，稳压器的电阻将保持输出电压稳定。其动作，特别是不断自动调节电阻值的可变电阻，使其与负载得到的分压保持固定，而由于输出和输入电压差而产生的额外能量以加热的形式消散。开关式稳压器在导通/断开之间不断高速切换，使输出平均值保持在所需电压值。输入线性稳压器的电压必须高于输出电压，以便稳压器能够降低电压，从而实现输出稳定，因此效率有限。

线性稳压器可放置在电源和负载之间（串联稳压器）或与负载并联（并联稳压器）。简单的线性稳压器只能包括齐纳二极管和串联电阻器；更复杂的线性稳压器包括多个部件：参考电压、误差放大器和功率传输元件。由于线性稳压器被广泛使用，它主要被制成集成电路，但也可以由固态电子设备或真空管等分离元件组成。

通过晶体管（或其他设备）调整流过负载的电流，负载获得的电压为稳压器的输出电压。通过比较输出电压和稳压器内部的参考电压，产生的差信号用于控制晶体管，形成负反馈电路。通过适当的补偿，输出电压可以调整到目标电压，不受输入电压或负载变化的影响，并保持合理的稳定性。

当输入电压高于输出电压值时，线性稳压器必须稳定到目标电压。较小电压称为压降电压、下压降和电压差(dropout)。例如，常用的7805是将输出保持在5V，但输入必须保持在7V否则，输出将低于目标电压5V因此，其压降电压为7V-5V=2V。由于压差的存在，线性稳压器的效率大多很低：因为其原理是消耗超过稳定电压下负载所需的能量，并以散热的形式消耗在晶体管中。晶体管加热造成的功率损失是电流乘以晶体管两端的压降。

如果输出要求为2，这个问题在低输出电压下尤为严重V，压降电压为2V，效率必须在2V/(2V 2V)=在实际应用中，如此低的效率大多是不可接受的。在这种情况下，需要使用低压差稳压器（LDO），其压降电压特别低，一般为300mV(0.3V)或者以下，这种情况经常发生在微处理器的电源中。这就是为什么几乎所有低输出电压的线性稳压IC都是低压差稳压器。

开关电源可以更有效地实现相同的功能，但成本较高，具有开关噪声。线性调节器在轻负荷、高输出电压或接近电源电压的情况下，效率也很好，可能是一个合适的选择。线性调节器的优点是：不需要磁性设备（电感器或变压器），磁性设备可能相对昂贵或占用空间；设计更简单，噪音更低。一些线性调节器只适用于晶体管、二极管和电阻器，更容易制造到集成电路中，进一步降低其质量PCB占地面积和成本。

线性调节器有串联调节器和并联调节器两种基本形式。

串联调节器：更常用的形式。串联调节器通过提供从电源电压到负载的可变电阻路径（主晶体管在分压器的上半部分）运行。调节器消耗的功率等于电源输出电路乘以调节器中的压降。

并联调节器：通过提供从电源电压到地面的可变电阻路径（主晶体管在分压器的下半部分）运行。将流经并联调节器的电流从负载转移到接地，无用地流向接地，使其比串联调节器更低效。然而，这种形式更简单，有时仅由参考电压二极管组成；用于低功率电路，电流消耗很小，可以忽略不计。这种形式通常用于电压参考电路。