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最受電子工程師歡迎的10款經典穩壓電源器件,電路當中經常用到

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發表于 2019-6-10 15:30:59 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
電子產品離不開電源,電源部分主要的功能就是將外界供給的低壓直流電(DC)通過電源管理器件(PMIC)得到各個器件所需要的電壓(DC),并滿足電流和紋波以及啟動順序等的要求,取決于器件的具體要求,需要多個可能是不同方式的DC-DC的電路。主要的穩壓方式有兩種:
一、線性穩壓

由工作在線性狀態的三極管構成可變電阻對負載進行恒流控制,得到穩定的電壓輸出,這種方式結構簡單、噪聲抑制度很高(達到60dB也就是1000倍以上),但一般效率比較低,要滿足輸入電壓高于輸出電壓一定的壓差才能夠穩壓,只能做降壓變換。常規的線性穩壓器的壓差高達2.5V,因此效率比較低,LDO線性穩壓器可以做到較低的壓差,比如在負載高達1A的情況下壓差可以降低到350mA,當然其效率取決于具體使用的輸入和輸出電壓的情況。



二、開關穩壓

由工作在開關模式的三極管和儲能的電感以及平滑紋波的電容構成,以PWM或PFM的方式得到穩定的輸出電壓。開關方式的好處是能夠降壓、升壓、反壓,輸入電壓的范圍可以很寬,效率可以做到很高(有的能達到95%以上),缺點是外圍電路比較復雜,外圍元器件的選型比較敏感,另外高頻的開關信號會在電壓輸出上帶來較大的干擾、紋波。




三、十款經典穩壓電源器件

雖然電源技術已經日新月異,各種高效率、高集成度、高性能的器件不斷推出,但根據全球最大的元器件搜索引擎Findchips(中文版為www.bom2buy.com)2017年的搜索記錄統計,排在前10的穩壓器件仍然是比較經典的一些老器件,畢竟這些器件能夠滿足多數的應用場景,并且具有很高的性價比。今天我們就來看看這些器件都是哪些?
1、78xx
最經典的線性穩壓器件,結構非常簡單,只需在輸入端和輸出端各搭配一個電容就可以工作,也被稱為三端穩壓器。相信很多工程師在高校學習模擬電路課程的時候就開始了解這個器件了。很多原廠都做這個器件,功能和管腳都兼容,你可以看到MC78xx、LM78xx等等。xx表示了穩壓輸出的電壓值,比如LM7805即為穩壓輸出為5V的穩壓器,MC7824為穩壓輸出為24V的穩壓器。




78xx系列的器件輸出電流也有不同,比如LM7805的輸出電流為最大1A,LM78M05的輸出電流最大為500mA,而LM78L05的輸出電流最大為100mA,它們的封裝也不同,只有100mA的78L05的封裝可以小得像三極管一樣。78xx系列的器件要求輸入電壓和輸出電壓之間的壓差為2.5V以上。其轉換效率為Vout/Vin,比如輸入12V的電壓,得到5v的穩壓輸出,其效率為5/12 = 41.6%,如果負載電流達到1A的情況下,7805器件上的熱損耗高達(12-5)*1 = 7W,這就是為什么很多78xx系列的器件上必須加上散熱片的緣故;
2、79xx
可以看成是78xx的夫妻檔,經常配對使用。78xx得到的是對地正電壓,79xx得到的是對地負電壓,除此之外跟78xx一樣;




3、LM317/LM117
上面的78xx和79xx的器件輸出電壓是固定的,不可調整,LM317則是輸出電壓可以調節的線性穩壓器,也有不同的封裝支持不同的電流輸出,最大輸出電路可以高達1.5A;也要求2.5v以上的壓差才能正常穩壓工作,也具備78xx一樣的優點和缺點;




4、1117系列
非常經典的LDO線性穩壓器,相比于78xx和LM317系列的器件,它要求的輸入電壓和輸出電壓的差值為1.2V,因此可以廣泛用在電池供電的便攜式系統里面,比如通過4節1.25V的電池(滿電量的時候達到5V),電量不足到4.5V電壓的時候依然能夠通過1117-3.3得到3.3V的穩壓輸出供板子上的3.3V電路工作。很多廠商都有1117的版本,比如TLV1117、LT1117、AMS1117、LM1117等,其輸出電壓也有多種固定值的版本以及輸出可調的版本。可以說是78xx和LM317的最佳替代,當然1117的輸出電流只有最高800mA,很多小封裝的版本也不適合在大電流的情況下很大的壓差工作;




5、LP5907
上面講的1117壓差還要1.2V,依然很高,來自TI的LP5907的壓差則可以做到典型值120mV,甚至負載電流更小的時候能夠在50mV的壓差下得到穩壓輸出。就這個電路本身而言,可以獲得比較高的效率,比如從開關穩壓器產生的3.3V電壓上得到3.0V的低紋波電壓,能夠完美滿足3V供電的射頻電路或模擬電路的需求,而效率可以高達90%;它的最大輸出電流為250mA,能夠滿足很多便攜式產品模擬或射頻部分的供電需求;





6、TPS51200
也是來自于TI的LDO,專用于各種DDR存儲器的供電系統中,由于幾乎所有的高速運行的嵌入式系統都會用到DDR存儲器,因此該器件被廣泛采用也就不稀奇了。通過外部的分壓電阻實現不同輸出電壓的控制給該器件的使用帶來了高度的靈活性,它的輸出電流高達3A,因此滿足高速存儲器對電流的要求。




以上是基于線性穩壓變換的幾個經典器件,不同的壓差,不同的電流,滿足不同領域的應用,用戶根據需求進行合理的選擇。線性穩壓的主要優點是低噪聲,因此廣泛被用于模擬電路、射頻電路的供電中,其缺點則是只能做降壓使用,如果產生比輸入電壓高的輸出活著反壓,線性穩壓器就無能為力了。這就是開關穩壓器的天下了,我們再來看4款經典的開關穩壓芯片:
7、MC34063A
印象中這個器件的效率比較低(現在看來開關頻率只有100KHz),對外圍器件的要求還是蠻高的(由于開關頻率較低,要得到較大的電流輸出,所需要的電感的個頭就要比較大),我們的工程師調試起來還是費了不少勁的。從指標上看這個器件的靈活度很高,可以降壓、升壓、反壓,并且非常非常的便宜,不少做模擬器件的廠商都有以這個型號命名的版本,也可見其經典;




8、LM2576
看起來很簡單,外圍電路看起來像線性穩壓器,但用開關變換的方式,因此可以在較寬的輸入電壓范圍內獲得較高的效率,可以用在不太care電源紋波(比如數字器件的供電)的場合替代掉78xx、317以及1117等,大名鼎鼎的TI(收購過BB和NS)和Motorola血統的On Semi都有這個番號的版本,可見其受歡迎程度也是很高的;




9、LMZ21701
這也是TI的一款號稱可以替代LDO的開關器件,工作頻率高達2.5MHz,因此此部分的電路可以做的非常的小,在能夠供電1A的情況下可以輸出常用的1.2V、1.8V、2.5V、3.3V以及5V,并且有可調輸出的版本,是不是看起來跟1117很像?當然它比1117效率高,但價格也貴;




10、LTM464
一眼看上去就是“貴”價格高出其它器件一個數量級,為什么還那么Popular?主要是因為集成度比較高吧,能夠提供4路輸出并且擁有嬌小的身姿,可以說是現在高速的處理器、FPGA最佳的供電選擇,不要被1000顆200多元的價格嚇到,如果你是個大客戶,真的在做量比較大的產品,這個價格的彈性會非常大,關鍵的是其相當高的集成度以及內部的時序控制、保護電路等都是你用很多器件堆不出來的。




以上對這些器件做了個簡單的介紹,希望對大家的選型有所幫助,具體的使用還是要看自己的產品需求,根據多個維度進行綜合考慮,選擇滿足功能、性能的前提下實現最高的性價比。
來源:網絡整理

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