一般认为线性稳压器的转换效率低但输出纹波电压低,而开关式DC/DC变换器的转换效率高,但它的输出纹波电压很高(比线性稳压器高1~2个数量级)。如果采用功率MOSFET作调整管,可以组成超低压差线性稳压器,它不仅输出纹波电压小,而且其转换效率可以与DC/DC变换器媲美。
便携式电子产品希望电池寿命长(或两次充电之间的时间间隔长),本文介绍的超低压线性稳压器可满足这种要求,并且有较好的输出精度。
线性稳压器电路笔者采用Si9933功率MOSFET作调整管设计了~个由电池供电(输入电压6V),输出5V电压,输出电流500mA的线性稳压器电路,如下图所示。它与一般的线性稳压器电路基本相同,为了提高基准电压的精度,这里采用TL431精密可调基准电压源来代替一般的稳压二极管。这是因为一般的稳压二极管在3V以下的精度差,其动态电阻Rz=30Ω左右。另外,这里设了一个微调电位器RP,可使在空载时调整RP获得所需的初始电压(因为TL431的基准电压典型值是2.495V.最小值是2.470V,最大值是2.520V)。
其工作原理如下:如果输出电压VOUT有所增加,即输出电压↑,VT3基极电压↑,VT3的IC3 ↑,R3上的电压降↑,VT2的VBEt,VT2的ic2 ↑,R2上的压降↑,使R1上的压降↓,即P管的-VGS↓,P管的内阻↑.使VOUT输出电压↓。
TL431简介
TL431是三端可调精密基准电压源,由于它输出电流大,所以除用作基准电压源外,也可用作稳压电源。该器件有几种封装形式:T0-92、SOT-89。
T0-92封装的管脚排列如下图所示(SOT-89封装的管脚与T0-92同)。
基本电路如下图所示。下图-a将阴极与基准电压端连接在一起,输出电压VZ=Vrefo下图-b为输出电压可调电路。输出电压Vz为:
式中Iref为基准电压输入电流,其典型值为0.8 U A,所以第二项往往略去。
Vref的典型值为2.495V,一般可按2.5V来计算。即
本电路采用下图-a接法,实测Vz=2.47V。lz取决于RLIM,lz的最小值Izmin=0.25mA~0.5mA,设计时可按0.5~1mA来计算R,即RLIM为: