線性穩壓器的效率和熱計算。如前述，這是使用線性穩壓器所必須探討的事項。

線性穩壓器的效率

  

圖1

效率的定義為轉換輸出功率對所輸入功率的比，通常以%顯示。這在開關穩壓器方面也一樣。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轉換成3.3V的效率為64%。近年來開關穩壓器的效率在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穩壓器的高效率。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系，不過與效率沒有直接關系可以從公式中壓差電壓一項清楚得知。此點請勿混淆。

關鍵要點：

?效率是功率轉換效率的意思，線性穩壓器和開關穩壓器。

?線性穩壓器如果如果總結條件的話，也可獲得與開關穩壓器相同的效率。

?圖25：如何將功率損耗降至最少，是提升線性穩壓器效率的關鍵。

線性穩壓器的熱計算

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。熱阻應該有記載技術規格，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，可以根據功率損耗和熱阻求IC芯片的發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。前項已經說明，并非全部都能如規格般使用，依據輸出輸入電壓、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扇冷卻、已有風扇的話就提升冷卻能力、重新評估對流等。此外，雖然還有在線性穩壓器安裝散熱片來降低熱阻及減低發的方法，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熱的觀點上可以考慮使用下一項所說明的開關穩壓器。

關鍵要點：

?探討不超過TjMAX（最大額定）的重要項目。

?調整需要在Ta和發熱（功率損耗×熱阻）間進行權衡。

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