線性穩(wěn)壓器使用在其線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)行的晶體管或fet,從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓，產(chǎn)生經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的輸出電壓。其產(chǎn)品均采用小型封裝，具有出色的性能，并且提供熱過(guò)載保護(hù)、安全限流等增值特性，關(guān)斷模式還能大幅降低功耗。
長(zhǎng)期以來(lái)，線性穩(wěn)壓器一直得到業(yè)界的廣泛采用。在開(kāi)關(guān)模式電源于上世紀(jì)60年代后成為主流之前，線性穩(wěn)壓器曾經(jīng)是電源行業(yè)的基礎(chǔ)。即使在今天，線性穩(wěn)壓器仍然在眾多的應(yīng)用中廣為使用。
1.線性穩(wěn)壓器的優(yōu)勢(shì)分析
除了簡(jiǎn)單易用之外，線性穩(wěn)壓器還擁有其他的性能優(yōu)勢(shì)。電源管理供應(yīng)商開(kāi)發(fā)了許多集成型線性穩(wěn)壓器。典型的集成線性穩(wěn)壓器只需要vin、vout、fb和任選的gnd引腳。圖1示出了一款典型的3引腳線性穩(wěn)壓器lt1083,它是凌力爾特公司在20多年前開(kāi)發(fā)的。該器件僅需一個(gè)輸入電容器、輸出電容器和兩個(gè)反饋電阻器以設(shè)定輸出電壓。幾乎所有的電氣工程師都可以運(yùn)用這些簡(jiǎn)單的線性穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)電源。
圖1 集成型線性穩(wěn)壓器實(shí)例：只有3個(gè)引腳的7.5a線性穩(wěn)壓器
2. 線性穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)分析
線性穩(wěn)壓器會(huì)消耗大量的功率。采用線性穩(wěn)壓器的一個(gè)主要缺點(diǎn)是其運(yùn)行于線性模式之串聯(lián)晶體管q1會(huì)有過(guò)大功率耗散。如前文所述，線性穩(wěn)壓器從概念上講是一個(gè)可變電阻器。由于所有的負(fù)載電流都必須經(jīng)過(guò)串聯(lián)電阻器，故其功率耗散為ploss=（vin-vo）io.在該場(chǎng)合中，線性穩(wěn)壓器的效率可由下式快速估算：
于是在圖1所示的例子中，當(dāng)輸入為12v且輸出為3.3v時(shí)，線性穩(wěn)壓器的效率僅為27.5%.在此場(chǎng)合中，82.5%的輸入功率完全浪費(fèi)掉了，并在穩(wěn)壓器中產(chǎn)生了熱量。這意味著晶體管必須具備在最壞情況下（最大vin和滿負(fù)載）處理其功率/熱耗散的熱能力。因此，線性穩(wěn)壓器及其散熱器的尺寸可能很大，特別是在vo遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于vin的時(shí)候。如圖2所示，線性穩(wěn)壓器的最大效率與vo/vin之比成比例。
圖2:線性穩(wěn)壓器的最大效率與vo/vin之比的關(guān)系。
另一方面，線性穩(wěn)壓器可以在vo接近vin的情況下具有非常高的效率，然而，線性穩(wěn)壓器（lr）存在另一個(gè)局限性，即vin和vo之間的最小電壓差。lr中的晶體管必須在其線性模式中運(yùn)作。于是，其在雙極型晶體管的集電極至發(fā)射極兩端或fet的漏極至源極兩端需要一個(gè)確定的最小電壓降。當(dāng)vo過(guò)于接近vin時(shí)，lr也許不再能夠調(diào)節(jié)輸出電壓。那些能夠在低裕量（vin-vo）條件下工作的線性穩(wěn)壓器被稱為低壓差穩(wěn)壓器（ldo）。
另外，還有一個(gè)明顯之處就是線性穩(wěn)壓器或ldo只能提供降壓dc/dc轉(zhuǎn)換。在那些要求vo電壓高于vin電壓，或者需要從一個(gè)正vin電壓產(chǎn)生負(fù)vo電壓的應(yīng)用中，線性穩(wěn)壓器顯然是不起作用。