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LDO和DC-DC变换器的区别在哪?

时间:12-07 来源:互联网 点击:

说到LDO,大部分人通常会感觉比较陌生。LDO是一种低压差的线性稳压器,主要功能是弥补传统线性稳压器在某些方面的不足。例如当需要输入电压要高于输出电压时,使用传统线性稳压器很难达到这种效果,所以这时就需要LDO的帮助。而DC-DC变换器大家都比较熟悉,所以在这里就不进行过多的介绍,将着重分析两者的差异。

顾名思义,直流变换器字面意思上来看就是直流到直流的转换(不同直流电源值的转换)。所以,能够符合这个定义的都可以称为直流DC-DC转换器,这其中就包括LDO。但是一般的说法是把直流到直流由开关方式实现的器件叫DC-DC转换器。

LDO则包含低降压,低压降(LDO)线性稳压器的成本低,噪音低,静态电流小,这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标:输出噪声30μV,PSRR为60dB,静态电流6μA,电压降只有100mV。LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平,主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET,而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的,不需要电流,所以大大降低了器件本身消耗的电流。另一方面,采用PNP晶体管的电路中,为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力, 输入和输出之间的电压降不能太低,而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由于MOSFET的导通电阻很小,因而它上面的电压降非常低。

当你发现电路中的输出和输入电压比较接近时,就可以使用LDO稳压器来提高电路的整体效率。所以,在把锂离子电池电压转换为3V输出电压时,大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最后有百分之十是没有使用,LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长,同时噪音较低。

但是如果是相反的情况,就要考虑使用DC-DC转换器模块来进行设计了。因为LDO的输入电流基本上是等于输出电流的,如果压降太大,耗在LDO上能量太大,效率不高。DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随著集成度的提高,许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是,这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。

现如今,各种电子元器件的成本在不断降低,体积也在逐渐减少。由于出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率,因而不需要外部的大功率FET。例如对于3V的输入电压,利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。其次,对于中小功率的应用,可以使用成本低小型封装。另外,如果开关频率提高到1MHz,还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能,如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等。

综合来说,在升压的情况下首先选择DC-DC转换器模块是没有问题的。而在降压的情况下,成本、效率、噪声、性能都决定了是选择DC-DC转换器还是LDO。下面就仔细的对两者进行了对比。LDO与DC-DC相比

首先从效率上说,DC-DC转换器的效率普遍要远高于LDO,这是其工作原理决定的。其次,DC-DC转换器有Boost、Buck、Boost/Buck(有人把Charge Pump也归为此类),而LDO只有降压型。

在干扰方面,DC-DC转换器所形成的电源噪声要远远大于LDO,大家可以关注PSRR这个参数。所以当考虑到比较敏感的模拟电路时候,有可能就要牺牲效率为保证电源的纯净而选择LDO。

还有,通常LDO所需要的外围器件简单,占面积小,而DC-DC转换器一般都会要求电感,二极管,大电容,有的还会要MOSFET,特别是Boost电路,需要考虑电感的最大工作电流,二极管的反向恢复时间,大电容的ESR等等,所以从外围器件的选择来说比LDO复杂,而且占面积也相应的会大很多。

本篇文章对LDO这种特殊的线性稳压电源进行了介绍,并且将其与直流转换器的异同进行罗列和比较。可以说是非常适合新手的一篇文章。

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