在PCB布局中使用分流电压调节器
关键的外卖
线性稳压器电路的效率可能很低，但它们易于构建，在低电压/电流下非常有用。
一种简单的线性稳压器是并联稳压器，它通过将一些电流转移到地来调节电压。
这些组件是低噪音的，将提供一种简单的方法来快速调节低电压，而无需放置LDO。
电压调节电路中的帽、晶体管和散热器。
在电子学课上，有一件事他们从来没有告诉过你，那就是直流电源可能会有噪音。您经常使用可提供清洁输出的调节隔离电源，因此很容易假设所有直流电源都以这种方式工作。现实世界并非如此简单，设计人员需要一系列方法来调节电路板中组件的直流功率。在各种方法中，我们有开关稳压器和线性稳压器。
在线性稳压器中，并联稳压器给设计者提供了一种简单的方法，通过将一些电流转移到地来调节直流电路中的功率。通过对调节元件进行调制，可以使直流电压保持在一个相对稳定的值。类似地，一些并联稳压器可以为稳压器的输入部分提供过电压保护，这一特性可能只有在集成电路中才能找到。以下是如何设计自己的并联稳压器以及如何将其放置在PCB布局中。
一个并联稳压电路示例
下面的电路图显示了一个简单但功能强大的并联电压调节器。在该电路中，齐纳二极管以反向偏置运行，并将其饱和电流馈送到NPN晶体管，从而打开晶体管中的导电通道，并允许电流通过发射极流到地。这通过将电路I中的电流维持在一个几乎恒定的水平，提供了维持稳定输出电压所需的降压调节动作。
通过选择合适的电阻值R来设置输出电压，R降低部分输入电压，而剩余的电压则根据R的值传递到输出基尔霍夫电压定律．如果你想过滤输入和输出上的任何噪声，你可以在输入和输出上放置大的并联电容器。请注意，下面的电路显示了使用的是无调节的直流输入，但该电路可以通过将调节直流电压降至较低的值来提供与LDO相同的功能。
一个齐纳二极管和一个NPN晶体管的基本并联稳压电路。
下图显示了上面所示的分流稳压器示例中的效率与串联电阻的关系。请注意，有许多不同种类的并联稳压器，并且可以从模拟数据或测量中生成类似的效率图。在这个特殊的例子中，电路的效率很大程度上依赖于输入电压相对于输出电压的净空。这符合典型的行为LDO稳压器．
并联稳压器的效率与串联电阻。
二极管和晶体管操作
使并联稳压器正常工作的关键是选择合适的二极管和晶体管。上图所示的齐纳二极管中的饱和电流将打开NPN晶体管，然后允许一些电流流入集电极。当输入电压和电流波动时，二极管电流也会轻微波动，这将调节有多少电流被吸入晶体管。这是什么允许向上的电流波动下降到地面，而不是让它交付到负载组件。在输出端添加一个并联电容是有用的，因为这有助于保持恒定的电压，尽管输入电流表现出轻微的下降波动。
为了适应电路中的大电流波动，晶体管需要提供高增益。然而，如果增益非常高，更多的功率在晶体管中下降，这意味着它被浪费为热量。作为替代方案，增益较低的晶体管可以与具有较大饱和电流的齐纳二极管一起使用。需要仔细平衡这两个参数，以确保您可以抑制任何预期的电压波动，而不会浪费太多的能量作为热量。
利与弊
作为线性稳压器，并联稳压器电路的效率比开关稳压器低，因为一些电压通过串联电阻和晶体管下降。换句话说，部分能量以热量的形式在两个组分之间流失了。效率就是输出电压与输入电压之比，如下式所定义。尽管效率较低，但在某些情况下，它还有其他一些优点:
无开关元件:与各种开关拓扑结构相比，这些调节器不需要开关元件进行调节。这消除了为大晶体管选择PWM驱动器的需要。
低噪声:由于没有开关元件，也没有暂态电流，所以并联稳压器产生的噪声非常低。噪声源从输入端传导到输出端，可以使用过滤来抑制。
低元件计数:与更复杂和物理上更大的开关稳压器相比，分流稳压器的低元件数量使其成本降低。
低输出纹波齐纳二极管和晶体管的集体作用允许在晶体管的相关带宽上对电流进行宽带调节。这有助于保持输出纹波低，只要输入电流不是太大。
并联稳压器的布局图
一旦你设计和模拟你的分流电压调节器，你需要把它放在你的PCB布局。下面是在布置这些电路时应该遵循的一些基本技巧:
寄生:用于低电压的并联稳压电路足够小，它们可以装在小的电路板空间中，您应该保持组件紧密包装，以将寄生降低到低水平。在电路下方放置一个接地平面，以确保电路与噪声隔离。
组件的大小:如果您预计系统的输入电压/电流波动较大，则需要使用物理上较大的组件来提供调节和承受热量产生。在选择组件和规划布局时请记住这一点。
散热由于这些元件通过电阻器和晶体管抑制电流波动，这些电路产生热量。你可能需要使用散热片为了散发足够的热量以保持组件的冷却。
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