UK 
EnglishТипова
Polski🔋 Лінійний Стабілізатор Напруги
LDO лінійний стабілізатор підтримує вихідну напругу попри зміни навантаження. Прохідний транзистор розсіює (V_in−V_out)·I_load як тепло.
Як це працює
Лінійний стабілізатор напруги розміщує змінний резистор (прохідний транзистор) послідовно між входом і виходом. Контур зворотного зв'язку безперервно регулює цей опір так, щоб V_out залишалася постійною на заданому рівні. Різниця напруг (V_in − V_out) повністю падає на прохідному транзисторі, який розсіює P_diss = (V_in − V_out) × I_load як тепло.
Симуляція показує: (зліва) криву ефективності залежно від струму навантаження — ефективність η = V_out/V_in, незалежно від навантаження; (центр) теплову діаграму, що показує зростання температури переходу над навколишньою; (справа) теплову карту, що показує залежність P_diss від V_in та I_load, з позначеною межею 125°C.
Часті запитання
Що таке лінійний стабілізатор напруги?
Лінійний стабілізатор напруги підтримує постійну вихідну напругу, змінюючи опір прохідного елемента (транзистора), увімкненого послідовно з навантаженням. Він працює, розсіюючи надлишкову напругу як тепло: P_diss = (V_in − V_out) × I_load.
Що таке LDO-стабілізатор?
LDO означає Low Drop-Out (низьке падіння напруги). LDO-стабілізатор може працювати з дуже малою різницею між вхідною й вихідною напругою (аж до 100–300 мВ), на відміну від старіших стабілізаторів, яким потрібен запас 2–3 В. Це дозволяє роботу, коли напруга живлення близька до бажаної вихідної.
Що таке напруга відсічки (dropout voltage)?
Напруга відсічки V_do — це мінімальна різниця напруг V_in − V_out, необхідна для підтримання регулювання стабілізатором. Нижче цього значення прохідний транзистор насичується, і вихідна напруга слідує за вхідною мінус фіксоване невелике падіння. LDO мають V_do зазвичай 100–500 мВ.
Наскільки ефективний лінійний стабілізатор?
Ефективність η = V_out/V_in × 100%. Стабілізатор 5В від входу 12В має ефективність лише 42%. Решта витрачається як тепло. Це головний недолік порівняно з імпульсними стабілізаторами, які можуть досягати понад 90% ефективності.
Що таке PSRR у стабілізаторі напруги?
Коефіцієнт придушення пульсацій живлення (PSRR) вимірює, наскільки добре стабілізатор придушує шум і пульсації на вході. На постійному струмі PSRR зазвичай становить 60–80 дБ. Він погіршується на вищих частотах. LDO зазвичай мають чудовий PSRR на низьких частотах порівняно з імпульсними стабілізаторами.
Що спричиняє теплове відключення в стабілізаторі?
Коли температура переходу прохідного транзистора перевищує зазвичай 150°C, схема теплового відключення вимикає стабілізатор, щоб запобігти пошкодженню. T_j = T_ambient + P_diss × θ_JA, де θ_JA — тепловий опір переходу до навколишнього середовища в °C/Вт.
Яка роль мережі зворотного зв'язку?
Резисторний дільник від V_out подає сигнал на підсилювач похибки, який порівнює його з внутрішнім опорним джерелом (~1,2В). Підсилювач похибки керує прохідним транзистором, підтримуючи V_out = V_ref × (1 + R1/R2) постійною незалежно від навантаження чи вхідних коливань.
Коли слід використовувати LDO замість імпульсного стабілізатора?
Використовуйте LDO, коли критично важливий низький шум (РЧ, аудіо, живлення АЦП), різниця напруг мала, або важлива простота. Використовуйте імпульсні стабілізатори, коли критична ефективність, потрібне велике перетворення напруги, або задіяні високі струми.
Який струм спокою LDO?
LDO мають струм спокою I_Q, що протікає навіть при нульовому навантаженні (через підсилювач похибки та схеми зміщення). Він варіюється від мікроампер у наднизьковитратних LDO до міліампер у старіших конструкціях. Загальний I_in = I_load + I_Q, що впливає на ефективність при малих навантаженнях.
Як розрахувати потрібний радіатор для LDO?
Розсіювана потужність становить P = (V_in − V_out) × I_load. З тепловим опором θ_JA, T_j = T_amb + P × θ_JA. Якщо T_j перевищує 125°C, потрібен радіатор. Потрібний тепловий опір радіатора: θ_SA = (T_j_max − T_amb)/P − θ_JC.
Про цю симуляцію
Ця симуляція моделює LDO лінійний стабілізатор, що знижує V_in до цільового V_out, спалюючи різницю як тепло в прохідному транзисторі. Коли ви змінюєте струм навантаження й умови навколишнього середовища, права теплова шкала піднімається до ліній межі 125°C та 150°C, а показник Status повідомляє, чи компонент безпечно в межах специфікації, у зоні теплового попередження, чи вимкнений через перегрів.
🔬 Що показано
Ліва панель ефективність-навантаження (η = V_out/V_in, постійна незалежно від I_load, з червоною кривою P_diss та білою крапкою робочої точки), і права теплова шкала, що показує температуру переходу T_j = T_amb + P_diss·θ_JA відносно порогів теплового відключення 125°C/150°C.
🎮 Як користуватись
Задайте V_in, V_out target та I_load, щоб змінити розсіювання, потім налаштуйте T_ambient та θ_JA (тепловий опір), щоб побачити, як корпус і охолодження впливають на температуру переходу. Спостерігайте, як V_drop, P_diss, Efficiency, T_junction та Status оновлюються наживо; натисніть Refresh для перерахунку.
💡 Чи знали ви?
Лінійний стабілізатор, що знижує 12В до 5В, застряг на жорсткій межі ефективності лише 41,7%, незалежно від того, наскільки добре він спроєктований — решта 58,3% вхідної потужності неминуче перетворюється на тепло, саме тому імпульсні стабілізатори (часто понад 90% ефективні) домінують у пристроях із живленням від батарей і високострумових застосуваннях.
Часті запитання
Чому лінія ефективності залишається плоскою незалежно від того, як я рухаю повзунок I_load?
Для лінійного стабілізатора ефективність η = V_out/V_in залежить лише від вхідної й вихідної напруг, а не від струму навантаження — тож переміщення I_load змінює розсіювану потужність (і тепло), але ніколи не змінює положення жовтогарячої лінії ефективності на лівій панелі.
Чому показник Status перемикається на OVERTEMP навіть при помірному I_load?
Температура переходу T_j = T_amb + P_diss·θ_JA поєднує три фактори мультиплікативно — велике падіння V_in−V_out, високий струм навантаження та високий тепловий опір θ_JA (без радіатора) — тож навіть помірний струм може підняти T_j вище 150°C, якщо інші два фактори несприятливі.
Що станеться, якщо задати ціль V_out дуже близько до V_in?
Стабілізатор входить у зону відсічки LDO — код обмежує V_out максимум до V_in−0,3В, імітуючи реальну мінімальну різницю напруг, потрібну стабілізатору для підтримання регулювання. V_drop зменшується до свого мінімуму, а P_diss і тепловий стрес відповідно падають.
Чому підвищення θ_JA (теплового опору) так швидко піднімає T_junction?
θ_JA множиться безпосередньо на P_diss у формулі T_j, тож погано охолоджений компонент (високий θ_JA, наприклад 150°C/Вт) може досягти небезпечної температури переходу при частці потужності розсіювання, яку добре охолоджений компонент (низький θ_JA) міг би витримати безпечно.
Чому P_diss показано окремою кривою від лінії ефективності?
Ефективність — це відношення (V_out/V_in), незалежне від струму, але P_diss = (V_in−V_out)·I_load масштабується прямо з навантаженням — обидві криві разом показують, що відсоткова ефективність лінійного стабілізатора залишається фіксованою, тоді як його абсолютна витрачена потужність (і тепло) зростає з кожним додатковим міліампером струму.