Перейти к содержанию

Ток вывода земли стабилизатора

Линейный стабилизатор берёт от источника не только ток нагрузки. Часть тока уходит через вывод земли на питание схемы управления и на базу проходного транзистора. Этот ток не доходит до нагрузки — он чистые потери, и у разных типов стабилизаторов он сильно различается.

Обновлено Редакция GAW

Ток вывода земли — ток, который линейный стабилизатор отводит через вывод земли сверх тока нагрузки. Источник даёт сумму этих токов, но нагрузка получает только свой: ток вывода земли — потери (TI, SNVA558).

Iвх=Iнагр+IGND,IGND≈Iнагрh21э у LDO на PNP.I_{\text{вх}} = I_{\text{нагр}} + I_{\text{GND}}, \qquad I_{\text{GND}} \approx \frac{I_{\text{нагр}}}{h_{21\text{э}}}\ \text{у LDO на PNP}.

Большую его часть составляет ток базы проходного транзистора: ток нагрузки, делённый на коэффициент усиления этого транзистора.

У разных типов стабилизаторов

Тип по TI SNVA558Проходной элементПримерТок вывода земли
Обычный (NPN)составной NPN-транзистор, усиление больше 300LM309, 1 Аменьше 10 мА
Квази-LDONPN и PNP—обычно меньше 10 мА
LDOодин PNPLP2953, 250 мАдо 28 мА
LDOодин PNPLM2940, 1 Адо 45 мА

У LDO за малое падение напряжения приходится платить самым большим током вывода земли: LM2940 при токе 1 А тратит до 45 мА, почти 5 %.

Связь с током покоя

Без нагрузки стабилизатор тоже что-то потребляет — это ток покоя. Под нагрузкой к нему у LDO на PNP добавляется ток базы, и ток вывода земли растёт вместе с током нагрузки. Поэтому для батарейных устройств смотрят оба параметра.

Частые вопросы

Чем ток вывода земли отличается от тока покоя?

Ток покоя — то, что стабилизатор потребляет без нагрузки. Ток вывода земли указывают и под нагрузкой: у LDO на PNP-транзисторе к току покоя добавляется ток базы проходного транзистора, примерно ток нагрузки, делённый на его усиление, — поэтому под полной нагрузкой он может быть в разы больше тока покоя.

Почему LDO потребляет больше обычного стабилизатора?

У LDO проходной элемент — один PNP-транзистор с небольшим усилением, и ток его базы уходит в вывод земли. По TI SNVA558 LP2953 при 250 мА тратит до 28 мА, LM2940 при 1 А — до 45 мА, тогда как обычный LM309 с составным NPN-транзистором при 1 А — меньше 10 мА.

Важен ли ток вывода земли при питании от батареи?

Да: он расходует батарею так же, как нагрузка, но ничего полезного не делает. Поэтому для батарейных устройств выбирают стабилизаторы с малым током потребления — и под нагрузкой, и без неё.

Источники

  1. Texas Instruments (National Semiconductor). Linear and Switching Voltage Regulator Fundamental Part 1 (SNVA558) — ток вывода земли — «лишний» ток: его даёт источник, но он не питает нагрузку; у обычного стабилизатора с составным NPN-транзистором он самый малый — LM309 даёт 1 А нагрузке при токе вывода земли меньше 10 мА, усиление проходного узла больше 300; у LDO с одним PNP-транзистором ток вывода земли примерно равен току нагрузки, делённому на усиление PNP, и самый большой: LP2953 при 250 мА — до 28 мА (усиление 9 и больше), LM2940 при 1 А — до 45 мА (усиление не меньше 22); у квази-LDO обычно меньше 10 мА
  2. onsemi. 2N3904: NPN General-Purpose Amplifier (2N3904/D, Rev. 3, October 2024) — коэффициент усиления транзистора по току hFE зависит от тока коллектора и падает при больших токах

Нашли ошибку?

Смотрите также