PCB布局中并联稳压器的设计方案

他们从未在电子课程中告诉您的一件事是，直流电源可能会产生噪音。您通常使用可提供干净输出的稳压隔离电源，因此很容易假设所有直流电源都以这种方式工作。现实世界并非如此简单，设计人员需要多种方法来调节电路板上组件的DC电源。在各种方法中，我们有开关稳压器和线性稳压器。

在线性稳压器类别中，并联稳压器为设计人员提供了一种简单的方法，即通过将一些电流流向地面来调节DC电路中的功率。通过调制调节元件，可以将DC电压保持在相对稳定的值。同样，某些并联稳压器可以向稳压器的输入部分提供过压保护，这一功能可能仅在集成电路中才能找到。这是您如何设计自己的并联稳压器以及如何将其放置在PCB布局中的方法。

下面的电路图显示了一个简单但功能强大的并联稳压器。在该电路中，齐纳二极管以反向偏置运行，并将其饱和电流馈入NPN晶体管，该晶体管打开晶体管中的导电通道，并允许电流流过发射极并流向地面。通过将电路I中的电流保持在几乎恒定的水平，这提供了维持稳定的输出电压所需的降压调节作用。

通过选择适当的电阻值R可以设置输出电压，该电阻值R会降低一些输入电压，而其余的则根据基尔霍夫电压定律传递到输出。如果要滤除输入和输出上的任何噪声，可以在输入和输出上放置大型并联电容器。请注意，下面的电路显示使用了未稳压的直流输入，但是通过将稳压的直流电压降低到较低的值，该电路可以提供与LDO相同的功能。

基本的并联稳压器电路，带有齐纳二极管和NPN晶体管。

下图显示了上述示例并联稳压器中的效率与串联电阻的关系。请注意，存在许多不同种类的并联稳压器，并且可以从仿真数据或测量结果生成相似的效率图。在该特定示例中，电路的效率在很大程度上取决于相对于输出电压的输入电压裕量。这与典型LDO稳压器的行为相符。

并联稳压器中的效率与串联电阻的关系。

二极管和晶体管的操作

使并联稳压器正常工作的关键是选择合适的二极管和晶体管。上面所示的齐纳二极管中的饱和电流将使NPN晶体管导通，然后使一些电流流入集电极。随着输入电压和电流的波动，二极管电流也将略有波动，然后将调制吸收到晶体管中的电流量。这就是允许向上的电流波动回落到地面，而不是传递到负载组件的原因。在输出端增加一个并联电容器是有用的，因为这有助于保持恒定的电压，即使输入电流的波动幅度略有减小。

为了适应该电路中的大电流波动，晶体管需要提供高增益。但是，如果增益非常高，则会在晶体管上降低更多的功率，这意味着浪费了热量。或者，可以将具有较低增益的晶体管与具有较大饱和电流的齐纳二极管一起使用。需要仔细平衡这两个参数，以确保您可以衰减任何预期的电压波动，而不会浪费过多的电能。

优点和缺点

作为线性稳压器，并联稳压器电路的效率将低于开关稳压器，因为一些电压会在串联电阻器和晶体管两端下降。换句话说，部分功率会因两个组件之间的热量而损失。效率只是输出电压与输入电压的比值，如以下方程式所定义。尽管效率较低，但它在某些情况下还具有其他一些优点，使其可取：

无需开关元件：与各种开关拓扑结构相比，这些调节器不需要开关元件即可进行调节。这样就无需为大型晶体管选择PWM驱动器。

低噪声：因为没有开关元件，也没有瞬态电流消耗，所以并联稳压器产生的噪声非常低。噪声源是从输入到输出的EMI传导，可以使用滤波来抑制。

组件数量少：与更复杂，物理尺寸更大的开关稳压器相比，并联稳压器的组件数量少，可以降低成本。

低输出纹波：齐纳二极管和晶体管的共同作用允许对电流进行宽带调节，直到晶体管的相关带宽。只要输入电流不太大，这有助于将输出纹波保持在较低水平。

并联稳压器的布局

一旦你设计和模拟你的分流稳压器，你需要把它放在你的PCB布局。布置这些电路时，应遵循以下基本技巧：

寄生虫：用于低压的并联稳压器电路足够小，可以放在较小的电路板空间中，并且您应保持组件紧密封装，以将寄生虫降低到较低水平。在电路下方放置一个接地层，以确保电路与噪声隔离。

组件尺寸：如果您期望系统中的输入电压/电流有较大波动，则需要使用物理上较大的组件来提供调节和承受热量。选择组件和规划布局时，请记住这一点。

散热：由于这些组件会抑制通过电阻器和晶体管的电流波动，因此这些电路会发热。您可能需要使用散热器来散发足够的热量，以使组件保持凉爽。
编辑：hfy