Всем здравствуйте. Немного размышлений о линейных стабилизаторах. Выходное напряжение, например, мостового выпрямителя имеет пульсации размахом несколько вольт, это связано с тем, что емкости накопительных конденсаторов не выбирают из ряда бесконечно больших. Кроме того, выпрямленное напряжение будет зависеть от колебаний напряжения сети и изменений в нагрузке.
Такая ситуация с напряжением питания не допустима для большинства электронных устройств. В этом случае последовательно с нагрузкой включают элемент с регулируемым сопротивлением. Такой способ называют последовательной стабилизацией напряжения это не единственный метод, используемый в линейных стабилизаторах, простейшим примером последовательного стабилизатора является эмиттерный повторитель, в цепи базы которого установлен в качестве источника опорного напряжения стабилитрон.
Транзистор в такой схеме называют проходным, работает он в линейной области, выполняя функции регулируемого сопротивления. В случае последовательного стабилизатора, падение напряжения между входом и выходом (VIN - Vout), т.е. на самом проходном транзисторе, составляет порядка нескольких вольт, и при больших токах вызывало большие потери мощности. КПД такой схемы достаточно низок. В связи с тем, что напряжение на выходе всегда ниже, чем на входе — линейные стабилизаторы всегда являются понижающими. Подобное схемотехническое решение относится к классике, и еще совсем недавно использовалось повсеместно.
При использовании в портативных устройствах автономного питания (аккумуляторные батареи и т.п.), падение напряжения на проходном транзисторе на уровне 2В является слишком большой величиной. По этой причине было разработано новое поколение линейных стабилизаторов названое LDO-стабилизаторами. Аббревиатура LDO (Low Drop Out) означает малое падение напряжение между входом и выходом.
Такие стабилизаторы выпускаются в интегральном исполнении многими производителями полупроводниковых приборов (Analog Devices, Texas Instruments и т.д.) и типовое падение напряжения между входом и выходом у этих микросхем составляет порядка 200 мВ. На сегодняшний день еще имеются устаревшие микросхемы линейных стабилизаторов, у которых заявленное падение напряжения между входом и выходом достигает значения 1В. Такие стабилизаторы называют квази-LDO.
Остановимся немного на коэффициенте полезного действия таких схем, который как уже отмечалось достаточно низок. Предположим, что на вход линейного последовательного стабилизатора подается 12В. Для питания нашего устройства необходим источник питания 5В с током 100 мА. Падение напряжения между входом и выходом составит 12В - 5В. Таким образом на транзисторе будет рассеиваться 700 мВт. Выходная мощность будет равна 500 мВт (5Вх100 мА). В этом случае КПД подобного схемотехнического решения составит 41,6 % (500 / (500 + 700)).
Выше были отмечены недостатки присущие линейным стабилизаторам, но у подобных устройств есть и большое достоинство. Если для питания устройства необходим «тихий» источник, то такие стабилизаторы пока незаменимы. Именно для малошумящих источников питания, как нельзя лучше подходят именно линейные стабилизаторы напряжения. Так что не списываем их со счетов, а то многие пишут импульсные источники питания это хорошо всему свое место. Где то без импульсного источника не обойтись к примеру токи большие, а где и линейный нужен для достойной работы аппаратуры.
С точки зрения шума, импульсные источники питания являются источниками паразитного электромагнитного излучения. Это связано с тем, что, работая на высоких частотах, импульсные источники питания излучают в сеть ВЧ-компоненты, и в цепи вторичных источников также присутствует «ВЧ-мусор». Применение сложных помехоподавляющих фильтров, предотвращающих проникновение в сеть ВЧ-энергии, приводит к существенному удорожанию импульсного источника питания. Хорошая фильтрация во вторичных цепях также не дешевое решение.
