10.4 汽车电源中的线性电源
根据调整管的工作状态，我们常把稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关稳压电源。目前，在汽车电子控制系统主机板的设计中，电源设计的好坏至关重要。许多低压电源都采用线性稳压电源来设计，线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。线性稳压直流电源的特点是：输出电压比输入电压低；反应速度快，输出纹波较小；工作产生的噪声低；但是效率较低（现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的）；发热量大（尤其是大功率电源），间接地给系统增加热噪声；而且带负载能力相对较差，所以在设计线性稳压电路时，如何在保持低成本的前提下，不断提高电路的带负载能力，以满足电路更高的带负载的能力的要求，是广大电源设计工程师面临的一个大挑战。
线性稳压电源是指调整管工作在线性状态下的直流稳压电源。调整管工作在线性状态下，可以理解为：RW（见图10-3）是连续可变的，亦即是线性的。而在开关电源中开关管（在开关电源中，我们一般把调整管叫做开关管）是工作在开、关两种状态下的：开——电阻很小；关——电阻很大。工作在开关状态下的管子显然不是线性状态。
图10-3所示为简单的线性稳压电源调节电压原理图。可变电阻RW跟负载电阻RL组成一个分压电路，输出电压为
Uo=UiRL/（RW+RL）
因此通过调节RW的大小，即可改变输出电压的大小。请注意，在这个式子里，如果我们只看可调电阻RW的值变化，Uo的输出并不是线性的，但如果把RW和RL一起看，则是线性的。还要注意，这个图中并没有将RW的引出端画成连到左边，而画在右边。虽然这从公式上看并没有什么区别，但画在右边，却正好反映了“采样”和“反馈”的概念——实际中的电源，绝大部分都是工作在采样和反馈的模式下的，使用前馈方法很少，即使使用了前馈方法，也只是辅助方法而已。
如果我们用一个晶体管或者场效应晶体管，来代替图中的可变阻器，并通过检测输出电压的大小，来控制这个“变阻器”阻值的大小，使输出电压保持恒定，这样我们就实现了稳压的目的。这个晶体管或者场效应晶体管是用来调整电压输出大小的，所以叫做调整管。
如图10-3所示，由于调整管串联在电源跟负载之间，所以叫做串联型稳压电源。相应的，还有并联型稳压电源，就是将调整管跟负载并联来调节输出电压，典型的基准稳压器TL431就是一种并联型稳压器。由于调整管相当于一个电阻，电流流过电阻时会发热，所以工作在线性状态下的调整管，一般会产生大量的热，导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的缺点。
图10-3 简单线性稳压电源调节电压原理图
图10-4 线性稳压电源原理图
一般来说，完整的线性稳压电源由调整管、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成。另外还可能包括一些例如保护电路，启动电路等部分。图10-4所示为线性稳压电源原理图（示意图，省略了滤波电容等元件），取样电阻通过取样输出电压，并与参考电压比较，比较结果由误差放大电路放大后，控制调整管的导通程度，使输出电压保持稳定。常用的线性串联型稳压电源芯片有：78XX系列（正电压型），79XX系列（负电压型）（实际产品中，XX用数字表示，XX是多少，输出电压就是多少。例如7805，输出电压为5V）；LM317（可调正电压型），LM337（可调负电压型）；1117（低压差型，有多种型号，用尾数表示电压值。如1117-3.3为3.3V，1117-ADJ为可调型）。
线性电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪声。
汽车电子装置中的微处理器对电源的要求特别高，电源的质量和性能直接影响汽车电子装置的可靠性，通常情况下汽车电子装置中的微处理器的电源不用普通的三端电源，而是根据具体情况采用专用的线性电源和开关电源。
汽车电子装置中现有功率电源一般多采用线性电源，适合于汽车的线性电源种类很多，下面介绍一种常用的汽车线性电源芯片TLE4275，其特点是工作电压范围宽，压降低，而且具有很宽的温度范围。
TLE4275是一个单片集成低压降电压调节器，封装形式是5引脚贴片封装。其输出为5（1±2%）V，输入电压最低可为5.5V。输入电压最高可达45V。此芯片能提供的负载电流最高可达450mA，且具有负载短路保护功能。芯片同时具有过温保护功能，当芯片温度超过预定的温度，芯片将停止工作。芯片可以对外产生一个复位信号，其典型值是4.65V，它的延迟时间可通过外接电容进行调节。
除此之外，还具有低的耗散电流、上电及欠电压复位、短路保护功能、极性反接保护功能等，静电放电（ESD）电压不小于4kV。
图10-5为TLE4275功能框图，图10-6为应用电路。
图10-5 TLE4275功能框图
图10-6 TLE4275应用电路