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DC-DC和LDO原理和區(qū)別

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)整理2021-04-26

  LDO:LOW DROPOUT VOLTAGE LDO(是low dropout voltage regulator的縮寫,整流器),低壓差線性穩(wěn)壓器,故名思意,為線性的穩(wěn)壓器,僅能使用在降壓應(yīng)用中,也就是輸出電壓必需小于輸入電壓。

  優(yōu)點(diǎn):穩(wěn)定性好,負(fù)載響應(yīng)快,輸出紋波小。

  缺點(diǎn):效率低,輸入輸出的電壓差不能太大。負(fù)載不能太大,目前最大的LDO為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(zhuǎn)直流電壓。嚴(yán)格來(lái)講,LDO也是DC/DC的一種,但目前DC/DC多指開關(guān)電源,具有很多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如BUCK,BOOST等。

  優(yōu)點(diǎn):效率高,輸入電壓范圍較寬。

  缺點(diǎn):負(fù)載響應(yīng)比LDO差,輸出紋波比LDO大。

  那么,DC/DC和LDO的區(qū)別是什么?

  DC/DC轉(zhuǎn)換器一般由控制芯片,電感線圈,二極管,三極管,電容構(gòu)成。DC/DC轉(zhuǎn)換器為轉(zhuǎn)變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器分為三類:升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器、降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器以及升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)需求可采用三類控制。PWM控制型效率高并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。PFM控制型即使長(zhǎng)時(shí)間使用,尤其小負(fù)載時(shí)具有耗電小的優(yōu)點(diǎn)。PWM/PFM轉(zhuǎn)換型小負(fù)載時(shí)實(shí)行PFM控制,且在重負(fù)載時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到PWM控制。目前DC-DC轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于手機(jī)、MP3、數(shù)碼相機(jī)、便攜式媒體播放器等產(chǎn)品中。

  DC-DC簡(jiǎn)述原理:

  其實(shí)內(nèi)部是先把DC直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟婋娫碅C。通常是一種自激震蕩電路,所以外面需要電感等分立元件。

  然后在輸出端再通過(guò)積分濾波,又回到DC電源。由于產(chǎn)生AC電源,所以可以很輕松的進(jìn)行升壓跟降壓。兩次轉(zhuǎn)換,必然會(huì)產(chǎn)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(wèn)題。

  對(duì)比:

  1、DCtoDC包括boost(升壓)、buck(降壓)、Boost/buck(升/降壓)和反相結(jié)構(gòu),具有高效率、高輸出電流、低靜態(tài)電流等特點(diǎn),隨著集成度的提高,許多新型DC-DC轉(zhuǎn)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(guān)噪聲較大、成本相對(duì)較高。

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

  LDO簡(jiǎn)述原理:

  線性穩(wěn)壓器能夠?qū)崿F(xiàn)這些特性的主要原因在于內(nèi)部調(diào)整管采用了P溝道場(chǎng)效應(yīng)管,而不是通常線性穩(wěn)壓器中的PNP晶體管。P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管不需要基極電流驅(qū)動(dòng),所以大大降低了器件本身的電源電流;另一方面,在采用PNP管的結(jié)構(gòu)中,為了防止PNP晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)降低輸出能力,必須保證較大的輸入輸出壓差;而P溝道場(chǎng)效應(yīng)管的壓差大致等于輸出電流與其導(dǎo)通電阻的乘積,極小的導(dǎo)通電阻使其壓差非常低。當(dāng)系統(tǒng)中輸入電壓和輸出電壓接近時(shí),LDO是最好的選擇,可達(dá)到很高的效率。所以在將鋰離子電池電壓轉(zhuǎn)換為3V電壓的應(yīng)用中大多選用LDO,盡管電池最后放電能量的百分之十沒有使用,但是LDO仍然能夠在低噪聲結(jié)構(gòu)中提供較長(zhǎng)的電池壽命。

  便攜電子設(shè)備不管是由交流市電經(jīng)過(guò)整流(或交流適配器)后供電,還是由蓄電池組供電,工作過(guò)程中,電源電壓都將在很大范圍內(nèi)變化。比如單體鋰離子電池充足電時(shí)的電壓為4.2V,放完電后的電壓為2.3V,變化范圍很大。各種整流器的輸出電壓不僅受市電電壓變化的影響,還受負(fù)載變化的影響。為了保證供電電壓穩(wěn)定不變,幾乎所有的電子設(shè)備都采用穩(wěn)壓器供電。小型精密電子設(shè)備還要求電源非常干凈(無(wú)紋波、無(wú)噪聲),以免影響電子設(shè)備正常工作。為了滿足精密電子設(shè)備的要求,應(yīng)在電源的輸入端加入線性穩(wěn)壓器,以保證電源電壓恒定和實(shí)現(xiàn)有源噪聲濾波。

  一、LDO的基本原理

  低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的基本電路如圖1-1所示,該電路由串聯(lián)調(diào)整管VT(PNP晶體管,注:實(shí)際應(yīng)用中,此處常用的是P溝道場(chǎng)效應(yīng)管)、取樣電阻R1和R2、比較放大器A組成。

 DC-DC和LDO原理和區(qū)別

圖1-1低壓差線性穩(wěn)壓器基本電路