LDO與DC-DC

LDO即low dropout regulator,是一種低壓差線性穩壓器。這是相對於傳統的線性穩壓器來說的。傳統的線性穩壓器,如78XX系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓至少高出2V~3V,否則就不能正常工作。但是在一些情況下,這樣的條件顯然是太苛刻了,如5V轉3.3V,輸入與輸出之間的壓差只有1.7v,顯然這是不滿足傳統線性穩壓器的工作條件的。針對這種情況,芯片製造商們才研發出了LDO類的電壓轉換芯片。

DC-DC的意思是直流變直流,只要符合這個定義都可以叫DC-DC轉換器,包括LDO。但是一般的說法是把直流變直流由開關方式實現的器件叫DC-DC。DC-DC轉換器包括升壓、降壓、升/降壓和反相等電路。DC-DC轉換器的優點是效率高、可以輸出大電流、靜態電流小。

總的來說,升壓是一定要選DCDC的,降壓,是選擇DCDC還是LDO,要在成本,效率,噪聲和性能上比較。

電壓輸出級別 應用領域
1.25V ARM9,FPGA、DSP等
1.8V SDRAM,DDR RAM等
2.5V MCU,DDR RAM等
3V MCU,Nor Flash,Nand Flash,其他各種接口器件等

LDO

(是low dropout voltage regulator的縮寫,整流器)

低壓差線性穩壓器,故名思意,爲線性的穩壓器,僅能使用在降壓應用中。也就是輸出電壓必需小於輸入電壓。

優點:穩定性好,負載響應快。輸出紋波小。

缺點:效率低,輸入輸出的電壓差不能太大。負載不能太大,目前最大的LDO爲5A(但要保證5A的輸出還有很多的限制條件)

DC/DC

直流電壓轉直流電壓。嚴格來講,LDO也是DC/DC的一種,但目前DC/DC多指開關電源。

具有很多種拓樸結構,如BUCK,BOOST,等。

優點:效率高,輸入電壓範圍較寬。

缺點:負載響應比LDO差,輸出紋波比LDO大。

DC/DC和LDO的區別是什麼?

DC/DC轉換器一般由控制芯片,電杆線圈,二極管,三極管,電容構成。DC/DC轉換器爲轉變輸入電壓後有效輸出固定電壓的電壓轉換器。DC/DC轉換器分爲三類:升壓型DC/DC轉換器、降壓型DC/DC轉換器以及升降壓型DC/DC轉換器。根據需求可採用三類控制。PWM控制型效率高並具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。PFM控制型即使長時間使用,尤其小負載時具有耗電小的優點。PWM/PFM轉換型小負載時實行PFM控制,且在重負載時自動轉換到PWM控制。目前DC-DC轉換器廣泛應用於手機、MP3、數碼相機、便攜式媒體播放器等產品中。

DC-DC,(簡述原理)

其實內部是先把DC直流電源轉變爲交流電電源AC。通常是一種自激震盪電路,所以外面需要電感等分立元件。

然後在輸出端再通過積分濾波,又回到DC電源。由於產生AC電源,所以可以很輕鬆的進行升壓跟降壓。兩次轉換,必然會產生損耗,這就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC效率的問題。

對比:

1、DCtoDC包括boost(升壓)、buck(降壓)、Boost/buck(升/降壓)和反相結構,具有高效率、高輸出電流、低靜態電流等特點,隨着集成度的提高,許多新型DC-DC轉換器的外圍電路僅需電感和濾波電容;但該類電源控制器的輸出紋波和開關噪聲較大、成本相對較高。

2、LDO:低壓差線性穩壓器的突出優點是具有最低的成本,最低的噪聲和最低的靜態電流。它的外圍器件也很少,通常只有一兩個旁路電容。新型LDO可達到以下指標:30μV輸出噪聲、60dBPSRR、6μA靜態電流及100mV的壓差。

LDO與DC/DC相比

首先從效率上說,DC/DC的效率普遍要遠高於LDO,這是其工作原理決定的。其次,DC/DC有Boost,Buck,Boost/Buck,(有人把ChargePump也歸爲此類)。而LDO只有降壓型。

再次,也是很重要的一點,DC/DC因爲其開關頻率的原因導致其電源噪聲很大,遠比LDO大的多,大家可以關注PSRR這個參數。所以當考慮到比較敏感的模擬電路時候,有可能就要犧牲效率爲保證電源的純淨而選擇LDO。

通常LDO所需要的外圍器件簡單,佔面積小,而DC/DC一般都會要求電感,二極管,大電容,有的還會要MOSFET,特別是Boost電路,需要考慮電感的最大工作電流,二極管的反向恢復時間,大電容的ESR等等,所以從外圍器件的選擇來說比LDO複雜,而且佔面積也相應的會大很多

DC-DC舉例

在這裏插入圖片描述

LDO舉例

在這裏插入圖片描述

這裏注意,爲什麼我們一個項目裏面用的兩種電源轉換方式,因爲我們給STM32(3.3V)或者ADS8365(5V、3.3V、2.5V)供電,必須用LDO的方式,LDO輸出紋波小,給MCU和高精度AD芯片供電不會影響其正常工作,可以控制在±30mV之內。

而DC-DC輸出的紋波就太大了。

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