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TVS瞬态干扰抑制器的性能,作用,选择及应用
TVS 是 TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSORS 的简写
中文简称为：瞬间抑制电压二极管、瞬态抑制电压二极管、瞬态抑制突波吸收器、瞬态干扰抑制器
瞬态干扰

瞬态干扰指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。瞬态干扰会造成控制系统的电源电压的波动；当瞬态电压叠加在控制系统的输入电压上，使输入控制系统的电压超过系统内部器件的极限电压时，便会损坏控制系统内部的设备，因此必须采用抑制措施。
硅瞬变吸收二极管
硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件；其应用是与被保护设备并联使用。 硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力，及极多的电压档次。可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。
TVS管有单方向(单个二极管)和双方向(两个背对背连接的二极管)两种，它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。使用中TVS管的击穿电压要比被保护电路工作电压高10％左右，以防止因线路工作电压接近TVS击穿电压，使TVS漏电流影响电路正常工作；也避免因环境温度变化导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。
TVS管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上；双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O总线及数据总线的保护。
TVS的特性
TVS的电路符号和普通的稳压管相同。其电压-电流特性曲线如图1所示。其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。图2是TVS的电流-时间和电压-时间曲线。在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，而被击穿。随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。当TVS两极受到反向高能量冲击时，它能以10~12s级的速度，将其两极间的阻抗由高变低，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电位箝位于预定值，有效地保护电子设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点，目前已广泛应用于家用电器、电子仪表、通讯设备、电源、计算机系统等各个领域。
TVS的主要参数
最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。VWM是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加于TVS的两极间时它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ID。最小击穿电压VBR和击穿电流IR。VBR是TVS最小的击穿电压。在25℃时，低于这个电压TVS是不会发生雪崩的。当TVS流过规定的1mA电流(IR)时，加于TVS两极的电压为其最小击穿电压VBR。按TVS的VBR与标准值的离散程度，可把VBR分为5％和10％两种。对于5％的VBR来说，VWM=0.85VBR；对于10％的VBR来说，VWM=0.81VBR。
最大箝位电压VC和最大峰值脉冲电流IPP。当持续时间为20mS的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两端出现的最大峰值电压为VC。VC、IPP反映了TVS的浪涌抑制能力。VC与VBR之比称为箝位因子，一般在1.2~1.4之间。
电容量C。电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。
最大峰值脉冲功耗PM。PM是TVS能承受的最大峰值脉冲功率耗散值。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且，TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率(持续时间与间歇时间之比)为0.01％。如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的累积，有可能损坏TVS。
箝位时间TC。TC是从零到最小击穿电压VBR的时间。对单极性TVS小于1×10-12s；对双极性TVS小于10×10-12s。
TVS的分类
TVS器件按极性可分为单极性和双极性两种；按用途可分为通用型和专用型；按封装和内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列、贴片式和大功率模块等。轴向引线的产品峰值功率可以达到400W、500W、600W、1500W和5000W。其中大功率的产品主要用在电源馈线上，低功率产品主要用在高密度安装的场合。对于高密度安装的场合还可以选择双列直插和表面贴装的封装形式。
TVS的选用
确定被保护电路的最大直流或连续工作电压，电路的额定标准电压和最大可承受电压。
TVS的额定反向关断电压VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。
TVS的最大反向箝位电压VC应小于被保护电路的损坏电压。
在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功率PM必须大于被保护电路可能出现的峰值脉冲功率。在确定了最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。一般TVS的最大峰值脉冲功率是以10/1000ms的非重复脉冲给出的，而实际的脉冲宽度是由脉冲源决定的，当脉冲宽度不同时其峰值功率也不同。如某600WTVS，对1000ms脉宽最大吸收功率为600W，但是对50ms脉宽吸收功率就可达到2100W，而对10ms的脉宽最大吸收功率就只有200W了。而且吸收功率还和脉冲波形有关：如果是半个正弦波形式的脉冲，吸收功率就要减到75％，若是方波形式的脉冲，吸收功率就要减到66％。
平均稳态功率的匹配对于需要承受有规律的、短暂的脉冲群冲击的TVS，如应用在继电器、功率开关或电机控制等场合，有必要引入平均稳态功率的概念。举例说明，在一功率开关电路中会产生120Hz，宽度为4ms，峰值电流为25A的脉冲群。选用的TVS可以将单个脉冲的电压箝位到11.2V。此中平均稳态功率的计算为：脉冲时间间隔等于频率的倒数1/120=0.0083s，峰值吸收功率是箝位电压与脉冲电流的乘积11.2V×25A=280W，平均功率则为峰值功率与脉冲宽度对脉冲间隔比值的乘积，即　280×(0.000004S/0.0083S)=0.134W。也就是说，选用的TVS平均稳态功率必须大于0.134W。
对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。
根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利。
温度考虑瞬态电压抑制器可以在－55℃~＋150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度下工作，由于其反向漏电流ID是随温度增加而增大；功耗随TVS结温增加而下降，从＋25℃到＋175℃，大约线性下降50％；击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特性的影响。
TVS管在使用中应注意的事项
对瞬变电压的吸收功率(峰值)与瞬变电压脉冲宽度间的关系。手册给的只是特定脉宽下的吸收功率(峰值)，而实际线路中的脉冲宽度则变化莫测，事前要有估计。对宽脉冲应降额使用。
对小电流负载的保护，可有意识地在线路中增加限流电阻，只要限流电阻的阻值适当，不会影响线路的正常工作，但限流电阻对干扰所产生的电流却会大大减小。这就有可能选用峰值功率较小的TVS管来对小电流负载线路进行保护。
对重复出现的瞬变电压的抑制，尤其值得注意的是TVS管的稳态平均功率是否在安全范围之内。
降额使用
作为半导体器件的TVS管，要注意环境温度升高时的降额使用问题。 特别要注意TVS管的引线长短，以及它与被保护线路的相对距离。 当没有合适电压的TVS管供采用时，允许用多个TVS管串联使用。串联管的最大电流决定于所采用管中电流吸收能力最小的一个。而峰值吸收功率等于这个电流与串联管电压之和的乘积。
TVS管的结电容是影响它在高速线路中使用的关键因素，在这种情况下，一般用一个TVS管与一个快恢复二极管以背对背的方式连接，由于快恢复二极管有较小的结电容，因而二者串联的等效电容也较小，可满足高频使用的要求。
结语：各种电子系统及通信网络等，经常会受到外来的电磁干扰，这些干扰主要来自电源线路的暂态过程、雷击闪电、以及宇宙射电等。这些干扰会使得系统动作失误甚至硬件损坏。对这些问题，要做好全面的预防保护措施，设计选用合适的硅瞬变吸收二极管是解决瞬态干扰的良好方案。但随着电子工业界探索更多地提高效率和增加功能、集成度不断提高的电子产品，设计提供完整的电路保护解决方案，将形成电路保护技术的又一次革命。

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TVS管(瞬态抑制二极管)知识
瞬态抑制二极管（TransientVoltageSuppressor）简称TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。
已广泛应用于计算机系统、通讯设备、交/直流电源、汽车、电子镇流器、家用电器、仪器仪表（电度表）、RS232/422/423/485、I/O、LAN、ISDN、ADSL、USB、MP3、PDAS、GPS、CDMA、GSM、数字照相机的保护、共模/差模保护、RF耦合/IC驱动接收保护、电机电磁波干扰抑制、声频/视频输入、传感器/变速器、工控回路、继电器、接触器噪音的抑制等各个领域。具体有以下三大特点：
1、将TVS二极管加在信号及电源线上，能防止微处理器或单片机因瞬间的肪冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。
2、静电放电效应能释放超过10000V、60A以上的脉冲，并能持续10ms；而一般的TTL器件，遇到超过30ms的10V脉冲时，便会导至损坏。利用TVS二极管，可有效吸收会造成器件损坏的脉冲，并能消除由总线之间开关所引起的干扰（Crosstalk）。
3、将TVS二极管放置在信号线及接地间，能避免数据及控制总线受到不必要的噪音影响。
一、TVS的特性及主要参数
1、TVS的特性曲线
TVS的电路符号与普通稳压二极管相同。它的正向特性与普通二极管相同；反向特性为典型的PN结雪崩器件。在瞬态峰值脉冲电流作用下，流过TVS的电流，由原来的反向漏电流ID上升到IR时，其两极呈现的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，TVS被击穿。随着峰值脉冲电流的出现，流过TVS的电流达到峰值脉冲电流IPP。在其两极的电压被箝位到预定的最大箝位电压以下。尔后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极的电压也不断下降，最后恢复到起始状态。这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的整个过程。
2、TVS的特性参数
①最大反向漏电流ID和额定反向关断电压VWM。
VWM是TVS最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加入TVS的两极间时，它处于反向关断状态，流过它的电流应于或等于其最大反向漏电流ID。
②最击穿电压VBR和击穿电流IRVBR是TVS最的雪崩电压。25℃时，在这个电压之前，TVS是不导通的。当TVS流过规定的1mA电流（IR）时，加入TVS两极间的电压为其最击穿电压VBR。按TVS的VBR与标准值的离散程度，可把TVS分为±5%VBR和平共处±10%VBR两种。对于±5%VBR来说，VWM=0.85VBR；对于±10%VBR来说，VWM=0.81VBR。
③最大箝拉电压VC和最大峰值脉冲电流IPP
当持续时间为20微秒的脉冲峰值电流IPP流过TVS时，在其两极间出现的最大峰值电压为VC。它是串联电阻上和因温度系数两者电压上升的组合。VC、IPP反映TVS器件的浪涌抑制能力。VC与VBR之比称为箝位因子，一般在1.2~1.4之间。
④电容量C
电容量C是TVS雪崩结截面决定的、在特定的1MHZ频率下测得的。C的大与TVS的电流承受能力成正比，C过大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS的重要参数。
⑤最大峰值脉冲功耗PM
PM是TVS能承受的最大峰值脉冲耗散功率。其规定的试验脉冲波形和各种TVS的PM值，请查阅有关产品手册。在给定的最大箝位电压下，功耗PM越大，其浪涌电流的承受能力越大；在给定的功耗PM下，箝位电压VC越低，其浪涌电流的承受能力越大。另外，峰值脉冲功耗还与脉冲波形、持续时间和环境温度有关。而且TVS所能承受的瞬态脉冲是不重复的，器件规定的脉冲重复频率（持续时间与间歇时间之比）为0.01%，如果电路内出现重复性脉冲，应考虑脉冲功率的“累积”，有可能使TVS损坏。
⑥箝位时间TC
TC是从零到最击穿电压VBR的时间。对单极性TVS于1×10-12秒；对双极性TVS于是1×10-11秒。
二、TVS二极管的分类
TVS器件可以按极性分为单极性和双极性两种，按用途可分为各种电路都适用的通用型器件和特殊电路适用的专用型器件。如：各种交流电压保护器、4~200mA电流环保器、数据线保护器、同轴电缆保护器、电话机保护器等。若按封装及内部结构可分为：轴向引线二极管、双列直插TVS阵列（适用多线保护）、贴片式、组件式和大功率模块式等。
三、TVS的选用技巧
1、确定被保护电路的最大直流或连续工作电压、电路的额定标准电压和“高端”容限。
2、TVS额定反向关断VWM应大于或等于被保护电路的最大工作电压。若选
　　用的VWM太低，器件可能进入雪崩或因反向漏电流太大影响电路的正常工作。串行连接分电压，并行连接分电流。
3、TVS的最大箝位电压VC应于被保护电路的损坏电压。
4、在规定的脉冲持续时间内，TVS的最大峰值脉冲功耗PM必须大于被保护电路内可能出现的峰值脉冲功率。在确定最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。
5、对于数据接口电路的保护，还必须注意选取具有合适电容C的TVS器件。
6、根据用途选用TVS的极性及封装结构。交流电路选用双极性TVS较为合理；多线保护选用TVS阵列更为有利。
7、温度考虑。瞬态电压抑制器可以在－55~+150℃之间工作。如果需要TVS在一个变化的温度工作，由于其反向漏电流ID是随增加而增大；功耗随TVS结温增加而下降，从+25℃到+175℃，大约线性下降50％雨击穿电压VBR随温度的增加按一定的系数增加。因此，必须查阅有关产品资料，考虑温度变化对其特
性的影响。
四、TVS与压敏电阻的比较
，国内不少需进行浪涌保护的设备上使用的是压敏电阻。压敏电阻是一种金属化物变阻器。TVS比压敏电阻的特性优越得多.

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铅酸蓄电池的工作原理是什么？
    答：铅酸电池是一种使用最广泛的电池，它以海绵状的铅作为负极，二氧化铅作为正极，我们把这二种物质称为活性物质，用硫酸水溶液作为电解液，它们共同参与电池的电化学反应。
    铅酸电池的化学反应原理如下
    负极反应：Pb+HSO4- PbSO4+H++2e
    正极反应：PbO2+2e+HSO4-+3H+ PbSO4+2H2O
    电极反应：PbO 2 +2 H+ +2HSO 4- +Pb 2Pb 2 SO 4 +2 H 2 O
    充电状态 放电状态
    从上述反应原理可以看到，在放电时，正负极材料都与电解液中的硫酸反应生成硫酸铅，所以叫"双硫酸盐化反应"。在正常情况下，所生成的硫酸铅结构疏松，并且其晶体非常细小，电化学活性很高，这种活性很高的硫酸铅在充电时可以在电流作用下重新生成正极的二氧化铅和负极的海绵状铅。通过这种稳定的可逆过程，电池实现了储存电能和释放电能的作用。

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防雷元器件的应用方法及注意事项
　　（一）防雷元器件的一般使用方法
　　1、开关元件主要应用于共模保护，也常在无源电路中作差模保护。
     注:开关元件包括陶瓷气体放电管、玻璃放电管（强效放电管）、半导体过压保护器（半导体放电管、固体放电管）三种类型
　　2、限压元件(有压敏电阻、TVS管（瞬态电压抑制二极管）等)主要应用于差模保护，也常用在共模电路中和开关元件串联，防止开关元件导通后使线路与地发生短路；或者作为开关元件的限流元件以阻断续流，使开关元件复位。

　　（二）使用注意事项
　　1.开关元件不能单独跨接在有源电路中作差模保护，为避免电源短路，必须串接限压元件。
　　2.流过防雷元器件的浪涌电流必须小于其脉冲峰值电流。压敏电阻应按其降额特性选择。
　　3.用作差模保护的防雷元器件，其最小击穿电压必须大于线路的最高工作电压。
　　4.用作差模保护的防雷元器件，其限制电压必须小于被保护设备所能承受的最高安全电压。
防雷器电路设计概要
　　防雷器电路设计要达到两个目的：一是要将线路中感应的雷击浪涌电流泄放到大地，二是要使被保护设备端的浪涌电压限制在允许的安全电压以下。
　　（一）电源防雷器电路设计
　　首先重点介绍了单相交流电源防雷器的两种最常用的电路：复合对称电路和“1+1”电路。叙述了电路工作原理、元器件选择原则、电路的失效保护方法与故障告警。
　　然后介绍了三相交流电源防雷器和直流电源防雷器的典型电路与元器件选型原则。
　　最后在指出并联式防雷器存在的缺点的基础上，提出了串联式（二端口）防雷器的概念，分析了串联式（二端口）防雷器降低限制电压的原理，并对串联式（二端口）防雷器设计中的相关技术问题做了说明。
　　（二）信号防雷器电路设计
　　常用的信号传输系统有双线传输线、普通多芯电缆、双绞线多芯电缆、同轴电缆等。在信号防雷器中，可以归纳为双线不接地的传输电路和有接地线的双线或多线传输电路两种。注意：这里的“地”是指“信号地”，而不是指大地（保护地PE）。而根据可能遭遇的雷击浪涌电流大小不同，可以采用两级信号防雷器或单级信号防雷器进行保护。
　　文中介绍了双线不接地的传输电路和有接地线的双线或多线传输电路中，采用不同的防雷元器件构成的各种不同的两级信号防雷器和单级信号防雷器的电路形式与元器件选型原则。
　　（三）单元电路中的过压、过流保护
　　我们的很多客户都是在他们自己设计的电路板上增加防雷元器件来达到保护设备的目的。因此，介绍一些单元电路中的过压、过流保护方法是十分必要的。这里只介绍两种最常用的单元电路（电源变压器或开关电源、集成放大器）的过压、过流保护方法。

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防雷元器件的分类及性能特点分析
　　（一）开关元件类：
　　正常工作时，开关元件是断开的；当雷击浪涌来的时候，开关元件导通，将浪涌电流泄放到大地，从而保护了电子设备免受浪涌冲击损坏。开关元件类有陶瓷气体放电管、玻璃放电管（强效放电管）、半导体过压保护器（半导体放电管、固体放电管）三种类型。
优点是：
①击穿（导通）前相当于开路，电阻很大，几乎没有漏电流；
②击穿（导通）后相当于短路，可通过很大的电流，压降很小；
③脉冲通流容量（峰值电流）大：陶瓷气体放电管的8/20μs波峰值电流常用的有5kA、10KA、20kA等几种（当然还有更大的，达100kA以上），10/1000μs波峰值电流在几十至几百A之间；玻璃放电管的8/20μs波峰值电流现有500A、1kA、3kA三种；半导体过压保护器的10/1000μs波峰值电流在几十至上百A之间。
④除了个别半导体过压保护器外，它们都具有双向对称特性。
⑤陶瓷气体放电管和玻璃放电管的电容都很小，在3pF以下。
⑥玻璃放电管和半导体过压保护器的响应速度都很快，在ns量级。
⑦玻璃放电管的击穿电压可以做得很高，最高的达5kV。
⑧半导体过压保护器的击穿电压可以做得很准确。
缺点是：
　陶瓷气体放电管：
    ①由于气体电离需要一定的时间，所以响应速度较慢，反应时间一般为0.2～0.3μs(200～300ns), 最快也就是0.1μs(100ns)左右，在它未导通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去。
    ②击穿电压一致性较差，分散性较大，一般为±20%。
    ③击穿电压只有几个特定值。
　　玻璃放电管和半导体过压保护器：
    ①通流容量较陶瓷气体放电管小得多。
    ②击穿电压尚未形成系列值。③玻璃放电管击穿电压分散性较大，为±20%。
    ④半导体过压保护器电容较大，有几十至几百pF。
　　（二）限压元件类
　　有压敏电阻、TVS管（瞬态电压抑制二极管）等。它们象稳压二极管那样具有限压特性。当外加电压小于其导通电压时，它具有很大的内阻，漏电流很小；当外加电压大于其导通电压时，其内阻急剧减小，可以流过很大的电流，而其两端的电压却只有少量的上升。它们的导通电压都有从低压到高压的系列值，便于在各种不同电压的电路中使用。另外，两者的电容都较大（TVS管也有低电容产品），不适于在高频电路中使用。
　　压敏电阻与TVS管的区别在于：压敏电阻能承受更大的浪涌电流，而且其体积越大所能承受的浪涌电流越大，最大可达几十kA到上百kA；但压敏电阻的漏电流较大，非线性特性较差（动态电阻较大），大电流时限制电压较高，且所能耐受的冲击电流的大小随冲击次数的增加而减小（降额特性），较易老化。TVS管的非线性特性和稳压管完全一样，动态电阻较小，限制电压较低，且不易老化，使用寿命长，但通流能力较小（10/1000μs波峰值电流在几A至几百A之间）。再有就是反应速度不同，TVS管的反应速度极快，为ps级，而压敏电阻反应速度稍慢，为ns级。
　　
（三）防过流和过热保护元件类
   防过流元件有自恢复保险丝、电流保险丝、电阻，防过热保护和过热检测元件有温度保险管和温度保险丝。自恢复保险丝是一种正温度系数热敏电阻，当流过它的电流小于其保持电流时（温度较低），它的阻值很小；当流过它的电流超过其触发电流时（温度升高），它的阻值急剧增大，从而阻断雷电流的继续侵入或者电路的续流，温度降低后能自行恢复。但由于热惰性，其反应速度很慢，一般为秒级（流过的电流越大或温度越高，反应越快）。自恢复保险丝可以用于代替电流保险丝，免除经常更换的麻烦。温度保险管和温度保险丝是一种温度开关元件，正常工作时是短路的，当温度高于其断开温度时开关断开（不可恢复），常用于过热保护和过热检测。

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开关类防雷器件的优缺点分析
正常工作时，开关元件是断开的；当雷击浪涌来的时候，开关元件导通，将浪涌电流泄放到大地，从而保护了电子设备免受浪涌冲击损坏。开关元件类有陶瓷气体放电管、玻璃放电管（强效放电管）、半导体过压保护器（半导体放电管、固体放电管）三种类型。
优点是：
①击穿（导通）前相当于开路，电阻很大，几乎没有漏电流；
②击穿（导通）后相当于短路，可通过很大的电流，压降很小；
③脉冲通流容量（峰值电流）大：陶瓷气体放电管的8/20μs波峰值电流常用的有5kA、10KA、20kA等几种（当然还有更大的，达100kA以上），10/1000μs波峰值电流在几十至几百A之间；玻璃放电管的8/20μs波峰值电流现有500A、1kA、3kA三种；半导体过压保护器的10/1000μs波峰值电流在几十至上百A之间。
④除了个别半导体过压保护器外，它们都具有双向对称特性。
⑤陶瓷气体放电管和玻璃放电管的电容都很小，在3pF以下。
⑥玻璃放电管和半导体过压保护器的响应速度都很快，在ns量级。
⑦玻璃放电管的击穿电压可以做得很高，最高的达5kV。
⑧半导体过压保护器的击穿电压可以做得很准确。
缺点是：
　陶瓷气体放电管：
    ①由于气体电离需要一定的时间，所以响应速度较慢，反应时间一般为0.2～0.3μs(200～300ns), 最快也就是0.1μs(100ns)左右，在它未导通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去。
    ②击穿电压一致性较差，分散性较大，一般为±20%。
    ③击穿电压只有几个特定值。
　　玻璃放电管和半导体过压保护器：
    ①通流容量较陶瓷气体放电管小得多。
    ②击穿电压尚未形成系列值。③玻璃放电管击穿电压分散性较大，为±20%。
    ④半导体过压保护器电容较大，有几十至几百pF。

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电阻的单位及转换关系

电阻的基本单位:
电阻的基本单位是“欧姆”.
什么叫“1欧姆”？
假如一段导线，两端的电压是1伏，此时流过 导线的电流是1安培，那么这段导线的电阻就是1欧姆,简称“欧”。
电阻单位转换关系:
1000欧=1千欧（KΩ），
1000千欧=1兆欧(MΩ)。
欧姆的符号是“Ω”；千欧符号“ΚΩ”；兆欧符号“MΩ”。

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色环电阻快速识别办法
（1）熟记第一、二环每种颜色所代表的数。可这样记忆：棕1，红2，橙3，黄4，绿5，蓝6，紫7，灰8，白9，黑0。这样连起来读，多复诵几遍便可记住。
记准记牢第三环颜色所代表的 阻值范围，这一点是快识的关键。具体是：
        金色：几点几 Ω
        黑色：几十几 Ω
        棕色：几百几十 Ω
        红色：几点几 kΩ
        橙色：几十几 kΩ
        **：几百几十 kΩ
        绿色：几点几 MΩ
        蓝色：几十几 MΩ
从数量级来看，在体上可把它们划分为三个大的等级，即：金、黑、棕色是欧姆级的；红橙**是千欧级的；绿、蓝色则是兆欧级的。这样划分一下是为了便于记忆。
（3）当第二环是黑色时，第三环颜色所代表的则是整数，即几，几十，几百 kΩ等，这是读数时的特殊情况，要注意。例如第三环是红色，则其阻值即是整几kΩ的。
（4）记住第四环颜色所代表的误差，即：金色为5％；银色为10％；无色为20％。
下面举例说明：
  例1当四个色环依次是黄、橙、红、金色时，因第三环为红色、阻值范围是几点几kΩ的，按照黄、橙两色分别代表的数"4"和"3"代入,，则其读数为43 kΩ。第环是金色表示误差为5％。
  例2当四个色环依次是棕、黑、橙、金色时，因第三环为橙色，第二环又是黑色，阻值应是整几十kΩ的，按棕色代表的数"1"代入，读数为10 kΩ。第四环是金色，其误差为5％
       在某些不好区分的情况下，也可以对比两个起始端的色彩，因为计算的起始部分即第1色彩不会是金、银、黑3种颜色。如果靠近边缘的是这3种色彩，则需要倒过来计算。
      色环电阻的色彩标识有两种方式，一种是采用4色环的标注方式，令一种采用5色环的标注方式。两者的区别在于：4色环的用前两位表示电阻的有效数字，而5色环电阻用前三位表示该电阻的有效数字，两者的倒数第2位表示了电阻的有效数字的乘数，最后一位表示了该电阻的误差。
对于4色环电阻，其阻值计算方法位：
    阻值=（第1色环数值*10+第2色环数值）*第3位色环代表之所乘数
对于5色环电阻，其阻值计算方法位：
    阻值=（第1色环数值*100+第2色环数值*10+第3位色环数值）*第4位色环代表之所乘数
     例1：某4色环电阻色彩标识如下：
     该电阻标称阻值=26*107=260,000,000Ω=260MΩ，误差范围±5%
例2：某5色环电阻色彩标识如下：
该电阻阻值=508*1，000=508，000Ω=508KΩ，误差范围±5%
对于4环电阻，前2环直接换成数字，第3环表示乘以10的若干次幂，如第一、二、三环的颜色分别为棕（1）、紫（7 ）、红（2），则表示的电阻为17×10^2，即表示1.7K的电阻值。
    对于5环电阻，则第4环表示乘以10的若干次幂，用前3环表示的数字乘以10的n次幂（n为第4环表示的数字）。
4色环电阻：
第一色环是十位数，第二色环是个位数，
第三色环是应乘倍数，第四色环是误差率
5色环电阻：
第一色环是百位数，第二色环是十位数，
第三色环是个位数，第四色环是应乘倍数，
第五色环是误差率。
例如:5色环电阻的颜色排列为红红黑黑棕，
则其阻值是 220×1=220 Ω，误差 ±1 ％
5色环电阻通常都是误差 ±1 ％的金属膜电阻

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热敏电阻基础知识介绍 热敏电阻产品应用领域
   
冰箱    空调   电热水器   整体浴室   电子万年历     微波炉    粮仓测温   洗碗机     电饭煲     电子盥洗设备

冰柜    豆浆机    手机电池  充电器    电磁炉   面包机   消毒柜  饮水机    温控仪表     医疗仪器    汽车测温

电烤箱  火灾报警等领域

ＮＴＣ热敏电阻材料
   
   
     负温度系数（NTC）热敏电阻材料由高纯度过渡金属Mn Cu Ni等元素的氧化物经共沉淀制粉、等静压成型后1200-1400℃高温烧结而成 ， 结合先进的半导体切、划片工艺及玻封、环氧工艺制成各种类型NTC热敏电阻，产品种类齐全、精度高、稳定性好。阻值范围0.5~2000kΩ，B值范围2500~4500。



ＮＴＣ热敏电阴的基本特特
   
NTC 热敏电阻的基本物理物性有：电阻值、B值、耗散系数、时间常数。


其定义如下
   
电 阻 值 R（kΩ）：
电阻值可以近似地用如下公式表达：
其中： R1、R2 为绝对温度下T1、T2 时的电阻值（kΩ）；
       B：B值（K）





B 值： B （K）：
B值反映了两个温度之间的电阻变化，可用下述公式计算：
其中： R1、R2 绝对温度T1、T2时的电阻值（Ω）



耗 散 系 数 δ（mW/℃）：
耗散系数是指热敏电阻消耗的功率与环境温度变化之比：
其中：W   热敏电阻消耗的功率（mW）
           T    热平衡时的温度
           T0   周围环境温度
           I    在温度T时通过热敏电阻电流
           R    在温度T时热敏电阻的电阻值（Ω）



时间常数τ (sec.)：
        热敏电阻在零功率状态下，当环境温度由一个特定温度向另一个特定温度突变时， 热敏电阻阻值变化63.2%所需时间。

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什么叫二极管排?二极管排内部电路及符号
　　二极管排是将2只或2只以上的二极管封装在一起组成的，其内电路有共阴（将各只二极管的负极接在一起）型、共阳（将各只二极管的正极接在一起）型、串接型和独立脚点型等多种连接形式。
　　图4-70是几种二极管排的外形与内部电路。

　　常用的3端二极管排（内含两只二极管）有DAN209、DAN201、DAN215、DAN208、DAP208、DA203、DA210S、DA216、DA218S等型号。5端二极管排（内含4只二极管）有DAN401、DAP401等型号。7端二极管排（内含6只二极管）有DAN601、DAP601等型号。9端二极管排（内含8只二极管）有DAN801、DAN803、DAP801、DAP803等型号。

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全桥，半桥整流桥堆内部电路结构及电路图形符号
　　整流桥堆一般用在全波整流电路中，它又分为全桥与半桥。
　　1．全桥  全桥是由4只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体构成的，图4-65是其电路图形符号与内部电路，图4-66是其外形。
　

　　全桥的正向电流有0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、5A、10A、20A等多种规格，耐压值（最高反向电压）有25V、50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V等多种规格。
　　常用的国产全桥有QL系列，进口全桥有RB系列、RS系列等。
　　2．半桥  半桥是由两只整流二极管封装在一起构成的，它有4端和3端之分，如图4-67所示。4端半桥内部的两只二极管各自独立，而3端半桥内部的两只整流二极管的负极与负极相连或正极与正极相连，如图4-68所示。
　　　　　

　　用1只半桥可以组成全波整流电路，用2只半桥可组成桥式全波整流电路。
　　常用的半桥有1/2QL系列

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阻尼二极管的用途,特点及外形图
       阻尼二极管类似于高频、高压整流二极管，其特点是具有较低有电压降和较高的工作频率，且能承受较高的反向击穿电压和较大的峰值电流。
　　阻尼二极管主要用在电视机中，作为阻尼二极管、升压整流二极管或大电流开关二极管使用。
　　图4-53是阻尼二极管的外形。

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变阻二极管的作用及应用电路  
     变阻二极管是利用PN结之间等效电阻可变的原理制成的半导体器件，主要用在10~1000MHZ高频电路或开关电源等电路中作可调衰减器，起限幅、保护等作用。
　　变阻二极管的等效电阻，随加在二极管两端的正向偏置电压的大小变化而改变。当二极管两端的正向偏压增高时，二极管的正向电流将增大，其等效内阻将减小；当二极管两端的正向偏压降压时，二极管的正向电流也随之减小，其等效内阻将增大。当二极管的外加偏置电压固定时，二极管的等效电阻会保持稳定。
　　变阻二极管一般采用轴向塑料封装，如图4-51所示。图4-52是其应用电路。

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快恢复二极管作用及结构介绍  
什么叫快恢复二极管?快恢复二极管的作用
      快恢复二极管（简称FRD）是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。
快恢复二极管的结构
　　快恢复二极管的内部结构与普通PN结二极管不同，它属于PIN结型二极管，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成PIN硅片。因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压（耐压值）较高。
　　通常，5~20A的快恢复二极管管采用TO–220FP塑料封装，20A以上的大功率快恢复二极管采用顶部带金属散热片的TO–3P塑料封装，5A以下的快恢复二极管则采用DO–41、DO–15或DO–27等规格塑料封装。图4-49是快恢复二极管的外形。

　　采用TO–220或TO–3P封装的大功率快恢复二极管，有单管和双管之分。双管的管脚引出方式又分为共阳和共阴，

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TVS器件简介
TVS器件就是将稳压二极管进行一定的组合。以达到消除干扰和过压保护。其原理是：当加在TVS器件(稳压管)两端电压达到稳压管的(PN结)反向击穿电压时，其PN结软击穿，这时加在TVS器件(被保护设备或IC)两端的电压不再升高或将其吸收。读者可能会问：压敏电阻不是也具有同样的功能吗?其实它们之间还是有一定差异的。一是压敏电阻的响应时间远不及TVS器件(压敏电阻的响应时间通常为μs级，而TVS器件为ns级)；二是压敏电阻静态电容大(为数百乃至数千皮法)。工作时会有较大的漏电流。而TVS器件静态电容只有数十皮法，甚至小于十皮法，所以工作时漏电流很小．有的甚至小于0.1μA；三是压敏电阻的钳位电压不是某一固定值，而是一个较大范围，精度达到军用级水平的TVS器件钳位电压，其精度甚至达到0.1v。正因为如此，TVS器件已被广泛应用于电网、交／直流电源、精密仪器传感器、通信设备、视频设备、电子开关、继电器触点、I2C总线、因特网网口等广大领域的抗干扰及过压保护。TVS器件按内部结构有单向和双向型两种(见图1)，其中单向型主要应用于直流电路，而双向型则适合于交流电路。就其封装形式有像普通二极管的圆柱形封装．也有像集成块的多脚扁平封装。其引脚个数由2脚至16脚不等(见图2、图3)。TVS器件的瞬态功率范围一般在300～5000W之间。抗绝缘电压>~40kV．钳位电压1.5—440V之间．可满足上述领域里的需要。

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电子管五极管和三极管的电流分配
在三极管中，由于栅极电位通常比阴极的要低(这就是所谓的栅负偏压的由来)，所以电压放大用的三极管管内的电流分配是很简单的，Ik=Ia。
对于五极管， 由于帘栅极的存在而产生了帘栅极电流，所以管内电流分配为：Ik=Ia+Ig2

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五极管中各电极作用介绍

为什么在已经有了三极管的情况下还要发展四极管、五极管和束射功率管呢?这是因为三极管还有一些特性因其结构的关系而受到了限制，如三极管的各极间的分布电容过大导致三极管不适宜工作于较高的频率， 特别是三极管屏栅极问电容c 是最明显的，工作频率越高，三极管屏栅极问电容容抗就越小，从而限制了三极管在高频范围内的应用。
早期，为了改善三极管的特性，人们在三极管的控制栅极和屏极之间加进了帘栅极，这就是四极管。加进帘栅极后，因帘栅极的屏蔽作用使得三极管因屏栅电容所造成的不利影响大大减小，所以电子管的工作频率上限得到提高。由于在电子管的阳极和阴极间加进了一个帘栅极，所以阳极电压对于阴极附近的影响减小，这时，当屏极电压发生改变时引起的阳流变化就很小，相当于电子管的阳极内阻增加了，同时电子管的放大系数也显著增加。然而，四极管的帘栅极加入后而产生的二次发射效应使电子管的阳流减小。
为了克服四极管的二次发射效应，又在四极管的帘栅极和阳极之间加进了另一个栅极，被称作抑制栅，这就是五极管。抑制栅通常处于零电位f这也是五极管的标准接法中，抑制栅常常同阴极连在一起的原因)。由于其电位低于阳极和帘栅极电位，所以从阳极到抑制栅之间电场的电力线是从阳极到抑制栅极的，作用是使二次发射电子重新返回阳极而到达不了帘栅极，所以称其为抑制栅。
同时， 由于五极管相比四极管而言又多了抑制栅的屏蔽作用，所以五极管的屏栅极分布电容变得更小，其阳极内阻和放大系数值变的更大。由于抑制栅的电压通常为零，所以不会有电子打到电子管的抑制栅极上，也就是说抑制栅的电流是等于零的。

关于三极管各电极的作用，稍懂无线电基础的朋友都是知道的。这里所讲五极管各电极的作用，其实主要是新增添的两个电极的作用。相对于三极管来说，新增的两个电极就是帘栅极和抑制栅极，这两个极是以所起到的作用来命名的。图3是五极管管内的电极分布图，也就是通常意义上所说的管脚图。

图3 五极管的管内电极分布

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常用电子元器件电路符号及文字符号

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MOS管( MOSFET)基础知识:结构,特性驱动电路及应用分析
下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。
1，MOS管种类和结构
      MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。
      至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。
   
      对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。下面的介绍中，也多以NMOS为主。
      MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。
  在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。
2，MOS管导通特性
      导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
      NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
      PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。
3，MOS开关管损失
      不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。
      MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。
      导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失；降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。
4，MOS管驱动
      跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。
      在MOS管的结构中可以看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。
      第二注意的是，普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压（VCC）相同，所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。如果在同一个系统里，要得到比VCC大的电压，就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵，要注意的是应该选择合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动MOS管。
      上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压，设计时当然需要有一定的余量。而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域里，但在12V汽车电子系统里，一般4V导通就够用了。
      MOS管的驱动电路及其损失，可以参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs。讲述得很详细，所以不打算多写了。
5，MOS管应用电路
      MOS管最显著的特性是开关特性好，所以被广泛应用在需要电子开关的电路中，常见的如开关电源和马达驱动，也有照明调光。
现在的MOS驱动，有几个特别的需求，
1，低压应用
      当使用5V电源，这时候如果使用传统的图腾柱结构，由于三极管的be有0.7V左右的压降，导致实际最终加在gate上的电压只有4.3V。这时候，我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。
      同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。
2，宽电压应用
      输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他因素而变动。这个变动导致PWM电路提供给MOS管的驱动电压是不稳定的。
      为了让MOS管在高gate电压下安全，很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值。在这种情况下，当提供的驱动电压超过稳压管的电压，就会引起较大的静态功耗。
      同时，如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压，就会出现输入电压比较高的时候，MOS管工作良好，而输入电压降低的时候gate电压不足，引起导通不够彻底，从而增加功耗。
3，双电压应用
      在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或者3.3V数字电压，而功率部分使用12V甚至更高的电压。两个电压采用共地方式连接。
      这就提出一个要求，需要使用一个电路，让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管，同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中提到的问题。
      在这三种情况下，图腾柱结构无法满足输出要求，而很多现成的MOS驱动IC，似乎也没有包含gate电压限制的结构。
      于是我设计了一个相对通用的电路来满足这三种需求。
      电路图如下：



                                          图1 用于NMOS的驱动电路

                                                  图2 用于PMOS的驱动电路
      这里我只针对NMOS驱动电路做一个简单分析：
      Vl和Vh分别是低端和高端的电源，两个电压可以是相同的，但是Vl不应该超过Vh。
      Q1和Q2组成了一个反置的图腾柱，用来实现隔离，同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。
      R2和R3提供了PWM电压基准，通过改变这个基准，可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直的位置。
      Q3和Q4用来提供驱动电流，由于导通的时候，Q3和Q4相对Vh和GND最低都只有一个Vce的压降，这个压降通常只有0.3V左右，大大低于0.7V的Vce。
      R5和R6是反馈电阻，用于对gate电压进行采样，采样后的电压通过Q5对Q1和Q2的基极产生一个强烈的负反馈，从而把gate电压限制在一个有限的数值。这个数值可以通过R5和R6来调节。
      最后，R1提供了对Q3和Q4的基极电流限制，R4提供了对MOS管的gate电流限制，也就是Q3和Q4的Ice的限制。必要的时候可以在R4上面并联加速电容。
      这个电路提供了如下的特性：
      1，用低端电压和PWM驱动高端MOS管。
      2，用小幅度的PWM信号驱动高gate电压需求的MOS管。
      3，gate电压的峰值限制
      4，输入和输出的电流限制
      5，通过使用合适的电阻，可以达到很低的功耗。
      6，PWM信号反相。NMOS并不需要这个特性，可以通过前置一个反相器来解决。
      在设计便携式设备和无线产品时，提高产品性能、延长电池工作时间是设计人员需要面对的两个问题。DC-DC转换器具有效率高、输出电流大、静态电流小等优点，非常适用于为便携式设备供电。目前DC-DC转换器设计技术发展主要趋势有：（1）高频化技术：随着开关频率的提高，开关变换器的体积也随之减小，功率密度也得到大幅提升，动态响应得到改善。小功率DC-DC转换器的开关频率将上升到兆赫级。（2）低输出电压技术：随着半导体制造技术的不断发展，微处理器和便携式电子设备的工作电压越来越低，这就要求未来的DC-DC变换器能够提供低输出电压以适应微处理器和便携式电子设备的要求。
      这些技术的发展对电源芯片电路的设计提出了更高的要求。首先，随着开关频率的不断提高，对于开关元件的性能提出了很高的要求，同时必须具有相应的开关元件驱动电路以保证开关元件在高达兆赫级的开关频率下正常工作。其次，对于电池供电的便携式电子设备来说，电路的工作电压低（以锂电池为例，工作电压2.5～3.6V），因此，电源芯片的工作电压较低。
      MOS管具有很低的导通电阻，消耗能量较低，在目前流行的高效DC－DC芯片中多采用MOS管作为功率开关。但是由于MOS管的寄生电容大，一般情况下NMOS开关管的栅极电容高达几十皮法。这对于设计高工作频率DC－DC转换器开关管驱动电路的设计提出了更高的要求。
      在低电压ULSI设计中有多种CMOS、BiCMOS采用自举升压结构的逻辑电路和作为大容性负载的驱动电路。这些电路能够在低于1V电压供电条件下正常工作，并且能够在负载电容1～2pF的条件下工作频率能够达到几十兆甚至上百兆赫兹。本文正是采用了自举升压电路，设计了一种具有大负载电容驱动能力的，适合于低电压、高开关频率升压型DC－DC转换器的驱动电路。电路基于Samsung AHP615 BiCMOS工艺设计并经过Hspice仿真验证，在供电电压1.5V ，负载电容为60pF时，工作频率能够达到5MHz以上。

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低压差稳压器(LDO)基础知识及LDO器件的选择
什么叫稳压器的压差?
   稳压器的“压差”是指输出电压与输入电压之间的压差，如果此输入电压继续减小那么该电路便不能稳压。通常认为当输出电压下降到低于标称值100 mV时是达到的目标。表征这LDO稳压器的关键指标取决于负载电流和调整管的PN结温度。
低压差稳压器的应用
   低压差稳压器因其能够在电源电压（输入端）与负载电压（输出端）之间保持微小压差而著称。稳压器用于提供一种不随负载阻抗、输入电压、温度和时间变化而变化稳定的电源电压。例如，如果锂电池电压从4.2 V（全充电）下降到2.7 V（几乎全放电），而LDO可在负载端保持2.5 V恒定电压。便携式应用的日益增加使得设计工程师考虑使用LDO保持所需的系统电压，而与电池充电状态无关。便携式系统不是受益于LDO的唯一应用，任何需要稳定恒定电压，同时使上流电源电压最小（或者能处理上流电源大幅度波动）的设备都可以考虑使用LDO。典型实例包括使用数字和射频（RF）负载的电路。
线性稳压器的结构
    “线性”串联稳压器（见图1）通常包括一个基准电压源、一个比例输出电压与基准电压比较环节、一个反馈放大器和一个串联调整管组成（双极型晶体管或FET 管）组成，用放大器控制稳压器的压降维持要求的输出电压值。例如，如果负载电流下降，会引起输出电压显著上升，误差电压增大，放大器的输出上升，调整管两端的电压会增加，因此输出电压回到其原始值。在图1中，误差放大器和PMOS晶体管构成压控电流源。输出电压VOUT按分压比（R1，R2）成比例下降，并且将其与基准电压（VREF）比较。误差放大器的输出控制增强型PMOS晶体管。

图1 基本的增强型PMOS LDO

线性稳压器的分类:
压差对稳压器分为三类：标准稳压器、准LDO和LDO 。
标准稳压器，通常使用NPN调整管，通常输出管的压降大约为2V。
准LDO稳压器，通常使用达林顿复合管结构（见图2）以便实现由一只NPN晶体管和一只PNP晶体管组成的调整管。这种复合管的压降，VSAT (PNP)＋VBE (NPN) 通常大约为1V —比LDO高但比标准稳压器低。

图2 准LDO电路
LDO稳压器通常根据压差要求作最佳选择，通常压差在100 mV～200 mV 范围。然而，LDO的缺点是其接地引脚的电流通常比准LDO或标准稳压器大。
标准稳压器比其它类型稳压器具有较大的压差，较大的功耗和较低的效率。大多数情况下可使用LDO稳压器代替标准稳压器，但是应该考虑到LDO稳压器的最大输入电压指标比标准稳压器低。此外，有些LDO需要精心挑选外部电容器以保持稳定性。这三种类型稳压器在带宽和动态稳定性考虑因素方面也有些不同。

如何选择最佳稳压器
   为特定的应用选择合适的稳压器，需要考虑输入电压的类型和范围（例如稳压器前面的DC/DC变换器或开关电源的输出电压）。其它重要考虑因素是：需要的输出电压、最大负载电流、最小压差、静态电流和功耗。通常，稳压器的附加功能可能很有用，例如待机引脚或指示稳压失效的错误标志。
   为了选择合适类型的LDO，需要考虑输入电压源。在电池供电应用中，当电池放电时，LDO必须维持所需的系统电压。如果DC输入电压是由经过整流的AC电源提供，那么压差并不重要，因此标准稳压器可能是更好的选择，因为其更价格较低并且可以提供较大的负载电流。但是如果需要较低功耗或较精密的输出电压，则 LDO是合适的选择。
当然，稳压器应该在最坏工作环境达到规定精度的条件下能够为负载提供足够大的电流。
LDO结构
   在图1中，调整管是PMOS晶体管。然而，稳压器可能使用各种类型的调整管，因此可以根据所使用的调整管类型对LDO分类。不同结构和特性的LDO具有不同的优点和缺点。四种类型调整管示例如图3所示，包括NPN双极型晶体管、PNP双极型晶体管、复合晶体管和PMOS晶体管。

图3 调整管示例  
   对于给定的电源电压，双极型调整管可提供最大的输出电流。PNP优于NPN，因为PNP的基极可以与地连接，必要时使晶体管完全饱和。 NPN的基极只能与尽可能高的电源电压连接，从而使最小压降限制到一个VBE结压降。因此，NPN管和复合调整管不能提供小于1V的压差。然而它们在需要宽带宽和抗容性负载干扰时非常有用（因为它们具有低输出阻抗ZOUT特性）。
   PMOS和PNP晶体管可以快速达到饱和，从而能使调整管电压损耗和功耗最小，从而允许用作低压差、低功耗稳压器。PMOS调整管可以提供尽可能最低的电压降，大约等于RDS(ON)×IL。它允许达到最低的静态电流。PMOS调整管的主要缺点是MOS 晶体管通常用作外部器件—特别当控制大电流时—从而使IC构成一个控制器，而不能构成一个自身完整的稳压器。
一个完整稳压器的总功耗是    PD = (VIN – VOUT) IL + VINIGND
   上面关系式的第一部分是调整管的功耗；第二部分是电路控制器部分的功耗。有些稳压器的接地电流，特别是那些用饱和双极型晶体管作调整管的稳压器，会在上电期间达到峰值。
确保LDO动态稳定性
   适合普通应用的传统LDO稳压器设计存在稳定性问题。这个问题是由于反馈电路的性能、多种可能的负载、环路中元件的变化和难于获得具有一致性参数的精密补偿。下面将讨论这些考虑因素。LDO通常使用一个反馈环路在输出端提供一个与负载无关的恒定电压。因为对于任何高增益反馈环路来说，环路增益传递函数中极点和零点的位置都决定其稳定性。
   基于NPN管的稳压器具有低阻抗射极负载输出，倾向于对输出容性负载很不敏感。然而，基于PNP管和PMOS管的稳压器具有较大的输出阻抗（在基于PNP 管的稳压器中具有高阻抗集电极负载）。此外，环路增益和相位特性强烈依赖负载阻抗，因此对于稳定性问题需要特别考虑。
基于PNP管的LDO和基于PMOS管的LDO的传递函数具有几个影响稳定性的极点：
•主极点（图4中的P0）由误差放大器决定；它是由放大器的gm通过内部补偿电容CCOMP一起控制和确定的。主极点对上述所有LDO结构都是共同的。
•第二极点（P1）由输出电抗（指输出电容和负载电容以及负载阻抗）决定。这使得应用问题更难处理，因为这些电抗会影响环路的增益和带宽。
•第三极点（P2）由调整管附近的寄生电容决定。在相同条件下，PNP功率晶体管的单位增益频率（fT）比NPN晶体管的fT低很多。

图4 LDO的幅频响应。
如图4所示，每个极点产生每10倍频程20dB的增益下降并且伴随90 °的相移。因为这里所讨论的LDO有多个极点，所以如果单位增益频率处的相移达到－180 °，线性稳压器会变得不稳定。图4还示出了容性负载对稳压器的影响，其等效串联电阻（ESR）会在传递函数中增加一个零点（ZESR）。该零点有助于补偿其中一个极点，并且如果该极点出现在单位增益频率以下时有助于稳定环路并且保持相应频点的相移低于－180 °。
   ESR对于维持稳定性可能是至关重要的，特别对于使用纵向PNP调整管的LDO。然而，由于电容器的寄生特性，所以ESR不总是好控制。电路可能需要ESR集中在某个窗口范围内以确保LDO工作在对于所有输出电流都稳定的区域（见图5）。

图5 稳定性随输出电流IOUT和负载电容的ESR变化。
   虽然原则上选择具有合适ESR的合适电容器（要求频率响应曲线在穿过0 dB之前下降得足够快，并且在达到相关极点P2之前向低于0 dB增益方向减小得足够满）非常困难。实际考虑还会增加更多的困难：ESR随着产品型号变化；大批量生产使用的最小电容值需要进行基准测试，包括最小环境温度和最大负载的极端条件。电容器类型的选择也很重要。最合适的电容器是钽电解电容器，尽管具有大容量的钽电解电容器尺寸很大。多层陶瓷电容类型无法为普通的LDO提供足够的电容，但是它们这种稳定的低电容适合于新型LDO。铝电解电容器的尺寸很小，但其ESR在低温时会变差，并且在－30 °C以下无法正常工作。