線性穩(wěn)壓器的效率和熱計算。如前述，這是使用線性穩(wěn)壓器所必須探討的事項。

線性穩(wěn)壓器的效率

  

圖1

效率的定義為轉(zhuǎn)換輸出功率對所輸入功率的比，通常以%顯示。這在開關(guān)穩(wěn)壓器方面也一樣。以下公式中，輸入電流IIN所含的ICC是IC本身的消耗電流。但是，因其值小，所以負載電流大時可以忽視。此時，因可以使輸入與輸出的電流相同，所以只要純粹以輸入電壓除輸出電壓便可以計算。

圖1中，5V轉(zhuǎn)換成3.3V的效率為64%。近年來開關(guān)穩(wěn)壓器的效率在80%～90%以上，因此64%非常低了。

在這里，我們試著將圖1中的輸入電壓5V變更為3.6V看看。5V可以看成是系統(tǒng)電壓，而3.6V則是鋰離子二次電池的電壓。

  

在這種條件下的效率居然有89%。也就是說，即使是線性穩(wěn)壓器，如果輸入和輸出的電壓差小的話效率也是變高，可以獲得相同于開關(guān)穩(wěn)壓器的高效率。首先，看圖25便一目了然，如果VIN接近壓差電壓VDROPOUT的話，功率損耗會減少，效率會變高。

如果是這樣的條件，則LDO的貢獻度就變得非常高。這種條件下，由于輸出輸入差為0.3V，線性穩(wěn)壓器的選擇為LDO，而且是壓差電壓為0.3V以下的LDO。標準型線性穩(wěn)壓器無法支持這種條件，如果硬要使用標準型的話，輸入電壓必須在6.3V以上（壓差電壓設(shè)為3V），而且無法處理最初的5V輸入條件。此外，效率也會降為52%。反之，從12V制作5V時，不管是LDO或是標準型，效率或損耗都不會改變。

線性穩(wěn)壓器的效率依賴輸出輸入電壓差。對于可以將輸出電壓差降到多小，雖然與壓差電壓有關(guān)系，不過與效率沒有直接關(guān)系可以從公式中壓差電壓一項清楚得知。此點請勿混淆。

關(guān)鍵要點：

?效率是功率轉(zhuǎn)換效率的意思，線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器。

?線性穩(wěn)壓器如果如果總結(jié)條件的話，也可獲得與開關(guān)穩(wěn)壓器相同的效率。

?圖25：如何將功率損耗降至最少，是提升線性穩(wěn)壓器效率的關(guān)鍵。

線性穩(wěn)壓器的熱計算

熱計算需要功率損耗、封裝的熱阻、以及周圍溫度等信息。功率損耗與效率計算的計算方法相同，純粹為輸出輸入電壓差和輸入電流相乘的值。熱阻應(yīng)該有記載技術(shù)規(guī)格，沒有時則有必要詢問廠商。基本上使用芯片（接合面Junction）和周圍（Ambient）間的熱阻、θja。盡管有些IC可提供到外殼的熱阻θjc，然而還是得求到θja為止的熱阻。最后是周圍溫度，這個可以根據(jù)整機的額定值來推算，如以50℃來估算也可。如果要求條件較高時，須進行實測。


想法如下，可以根據(jù)功率損耗和熱阻求IC芯片的發(fā)熱后再加入周圍溫度后求芯片的溫度，確認已計算的Tj（芯片溫度）是否沒有Tjmax（芯片溫度的最大額定）。如果已超過Tjmax時須變更任一條件。前項已經(jīng)說明，并非全部都能如規(guī)格般使用，依據(jù)輸出輸入電壓、輸出電流、周圍溫度而受到限制。

一般來說，超過額定而可以變更輸入電壓或輸出電壓的例子應(yīng)該不多。或許可以減少負載電流（輸出電流）來作為處理方式。此時，接受功率供給的裝置須盡量選擇消耗電流少的。其他可能的方法還有降低周圍溫度。例如，從自然對流空冷變更為風(fēng)扇冷卻、已有風(fēng)扇的話就提升冷卻能力、重新評估對流等。此外，雖然還有在線性穩(wěn)壓器安裝散熱片來降低熱阻及減低發(fā)的方法，不過散熱片的成本和尺寸想必是很大的探討事項。而且，在提升電源效率減少發(fā)熱的觀點上可以考慮使用下一項所說明的開關(guān)穩(wěn)壓器。

關(guān)鍵要點：

?探討不超過TjMAX（最大額定）的重要項目。

?調(diào)整需要在Ta和發(fā)熱（功率損耗×熱阻）間進行權(quán)衡。

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