線性電壓調節器

線性電壓調節器（英語：Linear regulator），又稱線性穩壓器、線性調節器，是一種元件，作用是保持電壓穩定。穩壓器的電阻會因應負載及輸入電壓的變化，以達至輸出電壓穩定不變。其動作尤如一不停自動調節阻值的可變電阻，使之與負載得出的分壓保持固定，而過程中因輸出與輸入電壓差而多出的能量則以發熱的形式消散掉。而開關式穩壓器是不停高速地在導通/斷開之間切換，使得輸出的平均值保持在所需電壓值。輸入線性穩壓器的電壓必須高於輸出電壓，好讓穩壓器內能作出降壓作用以達至輸出穩定，因此效率受限制。

線性穩壓器可以是置於電源和負載之間（串聯穩壓器），或與負載並聯（並聯穩壓器）。簡單的線性穩壓器可以只包含齊納二極體和一枚串聯電阻器；更複雜的線性穩壓器包含多個組成部份：參考電壓、誤差放大器和功率傳輸元件。由於線性穩壓器被廣泛應用，因此多被製成集成電路，但也可以固態電子元件或真空管等分立元件構成。

總述

78xx：一種常見的線性調節器類型。

以電晶體（或其它元件）調節流過負載的電流，負載所得的電壓就是穩壓器的輸出電壓。比較輸出電壓與穩壓器內部的參考電壓，所產生的差動訊號用作控制電晶體，形成一個負反饋迴路，加上適當的補償，輸出電壓就能調整下降至目標電壓，不受輸入電壓或負載變動影響，並保持合理地穩定。

線性穩壓器必須在輸入電壓高於輸出不少於某電壓值時輸出才能穩定至目標電壓，這個最少的電壓稱為壓降電壓、下壓降、電壓差(dropout)。例如常用的7805，作用是把輸出保持在5V，但輸入必須保持在7V以上，否則輸出就會低於目標電壓5V以下，故其壓降電壓就是7V-5V=2V。由於須有壓差的存在，線性穩壓器效率大都很低：因為其原理就是要將多於穩定電壓下負載所需的能量，在電晶體內以散發熱能的形式消耗掉。而電晶體發熱所造成的功率損失就是電流乘以電晶體兩端壓降。

這個問題在低輸出電壓的情況尤其嚴重，假若輸出要求為2V，而壓降電壓同是2V，效率就必是在2V/(2V+2V)=50%或以下，這樣低的效率，在實際應用上多不為接受。這情況下就需使用低壓差穩壓器（LDO），其壓降電壓特別低，一般都在300mV(0.3V)或以下，這種情況在微處理器的電源中常遇見。這也是為何幾乎所有低輸出電壓的線性穩壓IC都是低壓差穩壓器。

開關電源可以更有效地達至相同的功能，但成本較高及有開關噪聲，在輕負載、輸出電壓較高或輸出電壓接近電源電壓的情況下，線性調節器的效率也不俗，有可能是合適的選擇。線性調節器還具有的優點是：不需要磁性元件（電感器或變壓器），磁性元件可能相對昂貴或占空間；設計更簡單，雜訊也更低。線性調節器的一些設計僅使用電晶體、二極體和電阻器，這就更容易製造到集成電路中，進一步減小它們的質量、在PCB上的佔位面積和成本。

線性調節器有兩種基本形式：串聯調節器和並聯調節器。

• 串聯調節器：更常用的形式。串聯調節器通過提供經由可變電阻的從電源電壓到負載的路徑來運行（主要電晶體在分壓器的「上半」部中）。由調節元件所耗散的功率等於電源輸出電路乘以在調節元件中的壓降。
• 並聯調節器：通過提供經由可變電阻的從電源電壓到地的路徑來運行（主要電晶體在分壓器的「下半」部中）。將流經並聯調節器的電流從負載轉向出來，並且無用地流向接地，使其比串聯調節器更沒效率。然而，該形式更簡單，有時僅由參考電壓二極體組成；並且用於很低功率的電路，其中耗費電流很小可以忽略。這種形式常用於電壓參考電路。

保護功能

若負載超出線性穩壓器設計的承受能力時，可能會導致穩壓器永久損壞，為了避免損壞穩壓器，線性穩壓器可以(但不一定)俱備以下保護功能，包括：

• 電流限制，例如恆流限制（constant current limiting）及遞減電流限制（foldback current limiting）
• 過溫度保護（或稱熱關斷）
• 安全工作區保護，即限制功率晶體運作於預定的電流及電壓的工作條件之內，以確保能正常工作及不會導致損壞。這些工作條件包括連續及瞬間脈衝狀態下的最高電壓、電流、溫度、功率。

參見

• 78xx - 一種常見的線性調節器類型。
• LM317 - 與78xx類似的線性穩壓器晶片可配置輸出電壓。
• 低壓差穩壓器 (LDO)
• 開關電源