一次搞懂线性稳压器 /LDO 的工作原理

这个元器件能把电压放大 100 万倍，它就是运算放大器。计算方法很简单，同相输入端电压，减去反向输入端电压，再乘以 100 万倍，就等于输出电压。假设同相输入是 0.5V，反相输入是 0.3V，再乘以 100 万，得出 200,000V。

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当然实际应用中不可能这么猛。运放还要接上电源，假设接上 10V 的电源，那么此时输出的电压，最高只能达到 10V。

现在将正输入端电压值固定，然后负输入端抬高，同样遵循正输入减负输入，得出的是负数，那么此时输出的电压就变成接地 0V。

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大家发现没有，由于放大倍数过于大，假设差异只有 0.0001V，只要 Vp 大于 Vn，输出就等于(正)电源电压，反过来 Vp 小于 Vn，输出就等于接地/负电源电压。也就是此时输出只有两种状态，要么最高，要么最低。

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现在将输出和负输入端相连，也就是输出端和 Vn 相等。此时当 Vn 大于 Vp，输出端会往下降。一旦降到 Vn 反而小于 Vp，输出端又会往上提，所以最终会使得输出端无限接近等于 Vp，也就是这三个的电压值会相等。

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接下来可以利用这个特性，制作一个线性稳压电路，我们先看左右两边。左边电源提供 15V，然后在右边这个位置给负载输入 5V 的电压，但是电源和负载会有波动，导致这个点的输入会变化。我们要做的，是将它锁定在 5V，如果比 5V 高了它能自动降下来，如果比 5V 低了，又能自动提高。我们来看看，这个电路是怎么实现的。

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先看这个位置，通过电阻和稳压二极管分压，这里会固定一个电压值作为运放的同相输入电压。

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再来看另一侧，在 5V 的基础上，通过两个电阻分压得到中间这个点的电压，将它直接连接反相输入端。这里设定这两个点的电压相同，也就是 Vp=Vn。

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当上边等于 5V 时，也就是这个点 Vn 等于 Vp，输出 Vo 控制三极管导通，5V 保持不变。

当上边大于 5V 时，意味着这个点电压跟着升高，也就是就 Vn 大于 Vp，所以运放控制 Vo 下降，使得三极管基极导通电流减小，从而控制上边这条路线电流减小，那么这个点电压就会下降。同理如果这个点低于 5V，就会使这个点电压下降，也就是 Vn 小于 Vp，那么 Vo 输出增大，基极导通电流增大，控制上边通过电流增大，从而使这个点电压回升。

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根据三极管的伏安特性曲线，控制这条路 CE 之间的电流变化，从最大值到最小值，都要确保是在放大区之内。

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这个电路还有个缺点，输入 15V，稳压输出 5V，也就是另外 10V 压在三极管上，会导致三极管发热严重。如果改为稳压输出为 12V，那么三极管分压只有 3V，发热就会好很多，所以这个电路输入和输出的差距太大的话，能耗会比较严重。

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