電源供應與電壓調節

壓差電壓(dropout voltage)

壓差電壓是線性穩壓器的輸入必須高出輸出的最小量,使它能持續穩壓。把它想成穩壓器做事所需的餘裕:給足了,它把輸出守得穩如磐石;把輸入擠得太靠近輸出,穩壓器就沒了空間,輸出跟著輸入往下掉,穩壓便崩潰。

它之所以存在,是因為內部的通過電晶體無法降到零伏——它總要在自身上保留一點電壓才能維持控制。標準的 78xx 那最小值約 2 V;低壓差(LDO)元件也許是 0.1 到 0.3 V。關鍵是,壓差通常隨負載電流上升,因為通過元件的電流越大、跨在它上的電壓就越多。例如:壓差 2 V 的 5 V 穩壓器,輸入至少要 7 V。若你的未穩壓電源在每個週期底部漣波下沉到 6.5 V,那谷底就跌進壓差,5 V 電源軌便出現哼聲,即使平均輸入看起來沒問題。

為何重要:壓差是電源設計最常見的隱形殺手之一。人們把平均輸入電壓算對了,卻忘了漣波谷底,或忘了壓差會隨負載與溫度增大。解法是確保最低瞬時輸入——滿載時的平均值減去峰對峰漣波的一半——仍能帶裕度地越過壓差。當你的輸入真的只比輸出高一點點,壓差極小的 LDO 是唯一的線性選擇;否則交換式穩壓器能完全繞開這個問題。

一顆壓差 2.5 V 的 12 V 穩壓器,由漣波谷底為 13 V 的變壓器電源供電會正常;把輸入降到平均 14 V、峰對峰漣波 2 V,谷底為 13 V——還勉強可以。但加上負載使壓差升到 3 V,現在你需要谷底高於 15 V;原本沒問題的電源一帶載就開始出現哼聲。

穩壓器需要的餘裕——要看滿載時的漣波谷底,而非平均值。

壓差不是單一數字:它隨負載電流、往往也隨溫度增大,規格書通常只在某個指定電流下標示。要為最壞情況設計(最大電流、最熱、漣波谷底),而非典型值。

又稱
dropoutheadroom餘裕電壓