超低压差稳压电路

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    压差VD0指的是线性稳压器的输入电压Vin与输出电压Vout的差值，即VDO=Vin-Vout。要保证线性稳压器的稳压性能需要有一个最低压差，若压差低于最低压差时，稳压器的稳压性能就不符合要求。

    图1是一个线性稳压器的结构框图。

    输出电压Vout经R1、R2组成的分压器反馈到控制电路，经控制电路的调节，改变调整管的管压降，来补尝Vin的变化或负载变化所引起的输出电压变化，使输出电压基本保持稳定。这里压差VDO就是调整管的管压降VcR。
    输出负载电流lout流经调整管，调整管的损耗PDo=VDo×lout。从式中可以看出：VDO越大，在调整管上的损耗越大；输出电流越大，调整管的损耗也越大。要提高效率，就要设法减小VDO。
    早年的线性稳压器，如78Xx系列，其最小压差要3v,调整管损耗大，效率低，一般为500%~60%。为克服这一个缺点，各半导体器件厂开发出各种减小压差的新型线性稳压器，由于它们的压差低，故称为低压差线性稳压器。采用低导通电阻、低阀值电压的MOSFET作调整管可使压差进一步减小，称为超低压差。
    低压差对便携式产品的意义便携式电子产品采用电池供电，减少电池数是减小便携式产品体积及重量最有效的方法。减小线性稳压器的压差VDo,不仅能减少电池数，并且能提高效率，延长充电电池两次充电之间的时间间隔，延长了电池寿命。

    例如，某便携式电子产品的Vout=3。OV、输出电流最大值为80mA。
    若选择vDo分别为2v、0。5v、0。1v（输出电流100mA、Vout=3。0V）的稳压器，则所需电池数不同、效率也不一样，数值如附表所示。表中：PDO为由压差造成的损耗功率，PDo=Iout×VDO;PIN为稳压器输入功率，Pin=PDo+Pout,Pout为输出功率，Pout=Iout×Vout;η为转换效率，η=Pout/（Pout+PDO），（最高效率）。
    从附表可以看出不同的压差时需要的电池数及η（最大值）值的差别。
    不同调整管的结构与压差调整管的结构不同，其压差也不同，随着采用晶体管的改变，压差逐渐下降，示意图如图2~图6所示。

    图2是采用两个NPN管组成达林顿结构的调整管，为满足稳压要求，需要2。5~3V的压差。
    图3是采用PNP及NPN管组成的调整管，其压差减小到1。2-1。5V。
    图4是一种低压差结构，采用一只PNP管作调整管，其压差进一步减小到0。3~0。6v,其最小值为该PNP管的饱和管压降，即VDO（min），=vcE（SET）。由于大功率PNP管的饱和管压降难做到0。3v以下，这种结构最小压差的极限为0。3V左右。
    近年来，MOSFET的导通电阻RDS（on）由欧姆级降到毫欧姆级，阀值电压也由几伏降到O。1V或0。1V以下，则采用MOSFET作调整管，可使压差降到0。1V以下（小电流输出），这是因为最小的vDo（min）=RDs（on）×Iout。例如，当RDs（on）=0。04Ω，Iout（max）=1。5A时，其压差VDo=0。04×1。5=0。06V。另外，MOSFET是用VGS电压来驱动，无需驱动电流，故效率更高。

    采用P沟道MOSFET作调整管在结构上是最简单的，如图5所示。但P沟道MOSFET需占较大的硅片面积；另外，其导通电阻也较N沟道大些，因此，最好是采用N沟道功率MOSFET作调整管，如图6所示。为了保证一定的VGS,以保证足够大的ID及足够小的RDs（on），要保证VGS≈3~5V,即VG=Vout+（3-5v）。为满足这一要求，芯片上加入3个升压电路，提高VG电压。这种升压电路采用升压式电荷泵电路为多，由于它的负载电流很小，其泵电容可做在芯片上。
    当输出电流很大时，在结构上采用N沟道功率MOsFET与线性稳压器分开的结构。