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爱浦电子浅谈LDO和DC-DC的区别

作者:广州市爱浦电子来源:网络 日期:2017年8月4日 09:48
        应当可以这样理解:DC-DC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换),只要符合这个定义都可以叫DC-DC转换器,包括LDO。但是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方式实现的器件叫DC-DC。
 
1 什么是LDO
 
        LDO是低压降的意思,这有一段说明: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可以太低;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。由於MOSFET的导通电阻很小,因而它上面的电压降非常低。
 
        如果输入电压和输出电压很接近,最好是选用LDO稳压器,可达到很高的效率。所以,在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最後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。
 
        如果输入电压和输出电压不是很接近,就要考虑用开关型的DC-DC了,应为从上面的原理可以知道,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。
 
2 什么是DC-DC
 
        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。随着集成度的提高,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。
 
        近几年来,随着半导体技术的发展,表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低,体积越来越小。由於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。
 
        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。
 
3  LDO与DC-DC相比
 
        首先从效率上说,DC-DC的效率普遍要远高于LDO,这是其工作原理决定的。
 
        其次,DC-DC有Boost,Buck,Boost/Buck,(有人把Charge Pump也归为此类)。而LDO只有降压型。
 
        再次,也是很重要的一点,DC-DC因为其开关频率的原因导致其电源噪声很大,远比LDO大的多,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。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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