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LDO 和 DC-DC 有什么不同?如何选型?

发布于: 2021 年 03 月 29 日
LDO和DC-DC有什么不同?如何选型?

电源模块在生活中应用在很多场景上面,例如在通讯方面、工业自动化、电力控制、铁路、矿业、军工等领域。直流电源转换模块分为两种:低压差线性电源(LDO)和开关电源(DC-DC)。


1、LDO


传统的线性稳压器,如 78xx 系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出 2v~3V 以上,否则就不能正常工作。但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,例如 5V 转 3.3V,输入与输出的压差只有 1.7v,显然是不满足条件的。针对这种情况,才有了 LDO 类的电源转换芯片。


线性电源主要使用 LDO(low dropout regulator),即低压差线性直流稳压电源模模块。


LDO 通过调整电路管的阻抗变化使输出电压保持稳定,当输出电压由输入电压升高或负载电流减小,出现输出电压偏离设定值而升高的趋势时,通过负反馈使调整管的阻抗增大,降低输出电压使之恢复设定值而保持稳定。当输入电压降低或负载电流增大,出现输出电压偏离设定值而降低的趋势时,通过负反馈使调整管的阻抗减小,提高输出电压使之恢复设定值而保持稳定。


现在的 LDO 集成度高,一般只需要 2 个电容(一般是 2 个 1uF)和一个 LDO 芯片即可,电路简单,如下所示:



2、DC-DC


开关电源 DC-DC(Directcurrent-Directcurrent)转换器是由调节芯片、电杆电磁线圈、二极管、三极管和电容器组合而成,开关电源 DC-DC 为转换成输入工作电压后有效输出稳定工作电压的电压转换器。开关稳压电源(DC-DC)是利用开关电源电路输出占空比或工作频率可调式的脉冲发生器,利用高频率稳压管、电感器、电容器形成直流电输出电压,利用更改占空比或工作频率而调节输出电压。


开关电源 DC-DC 包括三种类型:BUCK(降压)、BOOST(升压)、BUCK/BOOST(升降压)。按照市场需求可选用三种调节,PWM 调节型工作效率高并具备良好的输出电压纹波和噪声,PFM 调节型即便长时间应用,特别是在小负载时具备耗电量小的特点。PWM/PFM 转换成型小负载时推行 PFM 调节,且在重负载时系统自动转换成到 PWM 调节。


一个典型的 DC-DC BUCK 电路,包括输入输出电容,FREQ 频率设置,EN 使能管脚,FB 反馈电阻,SW 上加续流二极管和电感,BST 电容,COMP 频率补偿等,如下图所示:



3、选型标准


LDO 和 DC-DC 俩者性能指标差异主要是:线性稳压电源(LDO)的输出电压纹波小,然而在输入工作电压和输出电压相距比较大时转换成工作效率较低,只有降压不可以升压。开关稳压电源(DC-DC)的纹波大,然而在输入工作电压和输出电压相距比较大时转换成工作效率较高,并能完成升、降压输出。具体细节区别如下所示:


  • LDO 外围器件少,电路简单,成本低;DC-DC 外围器件多,电路复杂,成本高;

  • LDO 负载响应快,输出纹波小;DC-DC 负载响应比 LDO 慢,输出纹波大;

  • LDO 效率低,输入输出压差不能太大;DC-DC 效率高,输入电压范围宽泛;

  • LDO 只能降压;DC-DC 支持降压和升压;

  • LDO 和 DC-DC 的静态电流都小,根据具体的芯片来看;

  • LDO 输出电流有限,最高可能就几 A,且达到最高输出和输入输出电压都有关系;DC-DC 输出电流高,功率大;

  • LDO 噪声小;DC-DC 开关噪声大,为了提高开关 DC-DC 的精度,很多应用会在 DC-DC 后端接 LDO;

  • LDO 分为可调和固定型;DC-DC 一般都是可调型,通过 FB 反馈电阻调节。


总的来说,升压是一定要选 DC-DC 的,降压,是选择 DC-DC 还是 LDO,要在成本,效率,噪声和性能上比较。

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【研究方向】物联网、嵌入式、AI、Python 2018.02.09 加入

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