如何选择稳压器? 

所有电子项目都需要电力。电力可以来自电池中存储的能量，也可以直接来自市电交流电压或来自太阳能等可再生能源的直流电。电源管理 IC (PMIC)有助于管理系统中的电源要求，包括调节电压、电池充电和 DC-DC 转换。选择正确的 PMIC 可以决定最终产品是否成功。任何 PMIC 解决方案的一个组成部分是稳压器。稳压器通过更高或更低的输入电压提供恒定的输出电压。在本博客中，让我们看看稳压器的种类、如何选择它们。

稳压器

电压调节器在系统运行期间提供稳定的直流电压。稳压器可以从墙上插座的交流电源电压或电子设备中的电池接收电力。电池几乎随时间线性放电，并且需要电压调节器来维持电子系统的稳定电源。这可以在下面看到：

电池随时间放电——需要电压调节

除了为电路供电外，精确的直流电压通常用作比较电压信号以做出决策的参考。如果这个参考电压不是很稳定并且波动很大，它会影响系统的决策。注意：输入电压和电源电压有时可以互换使用，因为稳压器使用电源电压作为输入。

让我们深入了解一些用于选择稳压器的最常见参数。我们将以德州仪器的TPS76733为例，了解驱动选择特定稳压器决策的参数。

重要参数：

输出电压：  输出电压是您期望电压调节器调节电压的恒定电压。稳压器接收噪声输入并将其调节到特定电压，例如 3.3V。

精度：精度是指输出电压随温度和负载电流变化的程度。

负载电流：负载电流是指负载系统从稳压器预期的最大输出电流。

效率：稳压器的效率由输出功率与输入功率的比值给出，该比值与输出电压与输入电压的比值成正比。稳压器的压差限制了输出与输入的接近程度。压差越低，线性稳压器的效率就越高。开关稳压器理论上具有百分百的效率，但实际上受限于 FET 开关的电阻、二极管压降以及电感器和输出电容器的 ESR。

压差电压：压差电压仅适用于线性稳压器。它是输出和输入电源电压之间的最小可能差异，同时保持在稳压器的预期工作范围内。对于 TPS76733，压差电压为 350 mV。为了获得正确的 3.3V 输出，输入电压必须至少为 3.65V，如下所示：

3.3V 稳压器的压差区

电源抑制比：  电源抑制比或 PSRR 是指输出电压变化与输入电源电压变化的比率。例如，如果电源在 1kHz 时有 1mV 纹波，它转换为 1uV 的输出纹波，则 PSRR 在 1kHz 时为 60dB。正如您在下面看到的，更高的频率具有更低的 PSRR，因此有更大的机会耦合到输出中。

       负载调整率： 负载调整率是指输出电压随负载电流的变化而变化的幅度。因此，如果负载电流从 1mA 大幅跃升至 101mA，并将输出电压改变 10mV，则负载调节率为 0.1mV/mA。

瞬态响应： 当输出电流快速变化时，稳压器需要一段时间才能恢复到预期的输出电压。输出端可能存在“尖峰”。这可以使用示波器看到。您可以在下面看到负载瞬态响应：

负载电流切换 时输出电压显示 100mV 的尖峰

       有两种主要类型的电压调节器。第一类是线性稳压器。线性稳压器使用输出端的阻抗控制来降低电压。第二类是开关稳压器或DC-DC转换器。开关稳压器可以根据架构提高或降低电压，它们通过使用开/关开关操作来实现。线性稳压器通常效率较低但更便宜，另一方面，开关稳压器效率更高但价格更高。

一、线性稳压器：

线性稳压器用于将高输入电压降到输出端的稳定电压。线性稳压器通过根据负载电流改变输出阻抗来实现这一点，从而产生恒定的输出电压。典型的线性稳压器如下所示。当压差电压较低时，称为低压差稳压器或LDO 。LDO 使用 PMOS 或 PNP BJT 作为其通过 FET。Cout 是输出引脚上的最小电容，以确保稳定性。

线性稳压器的 IC 内部

        何时使用线性稳压器？

        噪声极低的应用：开关稳压器具有较高的噪声，因为它们具有开关操作。另一方面，线性稳压器不使用开关操作，因此它们的输出噪声要低得多。一种常见的方法是使用由低压差稳压器或 LDO 级联的开关稳压器来获得尽可能低的噪声。

极低功耗应用： 视具体情况而定，但线性稳压器可以设计为具有小于 100uA 的静态电流，但开关稳压器通常需要复杂的电流/电压反馈控制电路，这需要更多的静态功率。

当输出电压接近输入电压时：当输出电压非常接近输入电压 时，配置为 LDO 的线性稳压器可以具有非常高的效率，因为它与输入电压的输出电压成正比。

低成本应用： 线性稳压器易于使用，最多只需要一个外部电容器。另一方面，开关稳压器需要一个电感器、电容器和一个肖特基二极管。

二、开关稳压器：

开关稳压器或 DC-DC 转换器普遍用于几乎所有电子设备中。它们很受欢迎，因为它们在直流电压的升压（升压转换器）和降压（降压转换器）期间都具有高效率。下面是用于降低直流电压的降压转换器的简化图。需要一个控制器 IC 来检测反馈电压并相应地调整开关 PWM。今天的一些 DC-DC 转换器用晶体管代替二极管，以实现更高的效率同步整流。由于需要更复杂的驱动器，因此这种效率的成本更高。

降压转换器示意图

       何时使用开关稳压器？

高效率应用：开关稳压器打开和关闭，因此它们能够更高效。它们甚至可以达到 90% 的效率，这是线性稳压器难以达到的，除非它们被配置为 LDO。

       当直流输出电压需要高于输入电压时：对于升压或降压-升压配置，开关稳压器允许直流输出电压高于输入电压。这在需要突然大电压的情况下特别有用，例如相机中的闪光灯。

当需要良好的热性能时：线性稳压器会浪费大量功率，这些功率会以热量的形式散发，通常需要散热器。开关稳压器不需要散热器。此外，由于它们与控制 IC 一起使用，您可以获得线性稳压器 IC 中通常缺少的“过温保护”。

开关控制器与开关稳压器

你可能会在开关稳压器的上下文中看到这两个术语。开关稳压器 IC 处理IC 内的开关操作。结果，它们无法处理大量电流。另一方面，对于开关控制器，开关功能是在 IC 外部完成的，这允许更高的电流。开关控制器有更多的配置选项，并且比开关稳压器复杂得多。总之， 如果你需要非常高的电流，请使用开关控制器，因为它们使用外部开关 FET 。

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