开关电源之所以广受欢迎，很大程度上要归功于它的效率，即使这种区别并不一定是应得的。例如，当低压输入电源可用时，电流约为1安培左右，一个不太复杂的低压差线性稳压器可以匹配开关的效率。此外，如果设计仅限于所有表面贴装应用，由电路板提供散热，线性稳压器可以在相当宽的输入电压范围内提供类似开关的效率。

例如，线性稳压器在1.8 v至1.2 v的应用中提供出色的效率。即使在2A的输出电流下，也只消耗1.2W的功率。这对于多层板来说足够低，可以提供足够的散热。

热的局限性

虽然效率总是被引用为开关调节器的基准，但功率损耗往往更为重要。功耗决定了散热器的尺寸，而散热器的尺寸比任何其他部件都更直接与电路板的尺寸相关。

线性稳压器是关于简单的，所以它们的优势在设计中是最明显的，不需要更多的多层电路板来提供散热。初步估计，多层板每瓦耗电可达40°C。如果我们想将调节器的最高温度限制在125°C，则1W的耗散允许环境温度为85°C。85°C的环境温度是一个保守的设计数字，满足大多数工业应用的要求。

线性稳压器可以提供的输出电流的大小取决于输入输出差分电压和功率损耗限制。例如，在2.5 v -1.5 v设计中，1V差分电压允许1A的负载电流满足1W的耗散要求(见图1)。如果差分电压仅为0.7V，如在2.5 v -1.8 v稳压器中，则最大负载电流增加到1.4A以上。

图1显示了在这些情况下可以填充的各种功率组合。在表面贴装设计中，功率损耗与电路板面积直接相关，因为功率通常通过金属层耗散。考虑到这一点，图1涵盖了一系列与开关稳压器相比效果良好的线性稳压器应用，开关稳压器在高输入输出差分电压下非常有效，但在低输入输出差分电压下效率很少超过75%-80%。

例如，考虑一个低压差稳压器，在1安培时调节1.8 v至1.2 v。输入输出差为0.6V，在1瓦的功耗下，可用的最大输出电流增加到1.5A以上(见图1)。

最大功耗增加到2W，允许输出电流超过3A。在这些条件下工作的开关稳压器的效率通常为75%。开关稳压器增加的复杂性和成本使线性稳压器看起来更好。

开关器与线性稳压器在同一应用中的比较

比较1.8至1.5伏应用中两种不同的拓扑结构。在本设计中，功耗足够低，即使3安培的输出电流也不会超过我们的1W功率限制。图2a显示了使用LTC3026 CMOS线性稳压器的1.5A应用。一个类似的降压开关稳压器电路如图2b所示。图3比较了两种电路的效率和功耗。如图所示，开关变换器在低负载电流时效率更高，但随着负载电流的增加，线性稳压器效率与开关效率相匹配，然后超过开关效率。功率损耗也是如此。随着负载电流的增加，线性稳压器的性能更好。

当输入输出差分电压降低时，例如在电池供电的应用中，线性稳压器的效率比切换器更有利(见图4)。例如，在负载电流为500mA时，LTC3026的降电压仅为60mV，线性稳压器的效率超过97%，而切换器的效率约为85%。在这种情况下，线性稳压器在效率、功率损耗、尺寸、简单性和成本等各方面都优于开关。

结论

在低输入和输出电压下，线性稳压器提供出色的调节，并且在许多情况下，提供与开关稳压器相媲美的效率。在所有情况下，线性调节器电路都更简单，成本更低。在电路板可以充分耗散功率的应用中，线性稳压器可以处理合理范围的输入和输出电压。