如何通俗易懂的理解LDO和DC-DC?
摘要:搞嵌入式的一般都是軟硬件結(jié)合,軟件不用說(shuō)了,從C語(yǔ)言到裸機(jī)再到RTOS,最后到Linux都要學(xué),那么搞硬件要學(xué)啥呢?最關(guān)鍵的兩點(diǎn)就是電源和運(yùn)放,把電源和運(yùn)放玩好了,基本硬件也就沒(méi)啥大問(wèn)題。當(dāng)然如果不是專(zhuān)業(yè)搞硬件,運(yùn)放其實(shí)用到的不多,更多的是電源,畢竟任何一塊電路板都離不開(kāi)電源供電。
一、什么是LDO?
LDO即Low Dropout Regulator,是一種低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器。這是相對(duì)于傳統(tǒng)的線(xiàn)性穩(wěn)壓器來(lái)說(shuō)的。傳統(tǒng)的線(xiàn)性穩(wěn)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(zhuǎn)3.3V,輸入與輸出之間的壓差只有1.7V,顯然這是不滿(mǎn)足傳統(tǒng)線(xiàn)性穩(wěn)壓器的工作條件的。針對(duì)這種情況,芯片制造商們才研發(fā)出了LDO類(lèi)的電壓轉(zhuǎn)換芯片。
LDO的原理
LDO線(xiàn)性穩(wěn)壓器它的內(nèi)部其實(shí)就相當(dāng)于一個(gè)滑動(dòng)變阻器,當(dāng)芯片輸出電壓高于設(shè)定值時(shí),會(huì)增大滑動(dòng)變阻器的值,當(dāng)當(dāng)芯片輸出電壓低于設(shè)定值時(shí),會(huì)減小滑動(dòng)變阻器的值,如下圖所示:
LDO為什么會(huì)發(fā)熱?
LDO線(xiàn)性穩(wěn)壓器它的內(nèi)部既然相當(dāng)于一個(gè)滑動(dòng)變阻器,輸入和輸出的壓差損耗全部被電阻轉(zhuǎn)化成熱能給消耗了,當(dāng)然會(huì)發(fā)熱。而芯片的功耗:U*I=(Uout-Uin)*Iout。假如我們使用一個(gè)降壓芯片LM7805輸入12V,輸出5V/1A,那么芯片的功耗就是(12V-5V)*1A=7W。其實(shí)這個(gè)7W的功率相當(dāng)于一個(gè)小型的電烙鐵了。
二、什么是DC-DC?
DC-DC是一種新研制的小型化電源開(kāi)關(guān)模塊,它是采用微電子技術(shù),把小型表面安裝集成電路與微型電子元器件組裝成一體而構(gòu)成。有利于簡(jiǎn)化電源電路設(shè)計(jì)縮短研制周期,實(shí)現(xiàn)最佳指標(biāo),廣泛應(yīng)用于各類(lèi)數(shù)字儀表和智能儀器中。這是百度百科的解釋?zhuān)?tīng)起來(lái)概念有點(diǎn)不清。
DCDC的原理
DCDC開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器它的內(nèi)部其實(shí)就相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān),當(dāng)芯片輸出電壓高于設(shè)定值時(shí),開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)間就短一點(diǎn),當(dāng)芯片輸出電壓低于設(shè)定值時(shí),開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)間就長(zhǎng)一點(diǎn),也就是我所說(shuō)的PWM脈沖寬度調(diào)制,這樣就會(huì)涉及到一個(gè)參數(shù)叫做固定開(kāi)關(guān)頻率,如下圖所示:
效率大比拼
開(kāi)關(guān)電源的效率都很高,一般都大與80%,好一點(diǎn)的能達(dá)到95%。這怎么理解?
得出結(jié)論以及如何選型
這樣一來(lái),在什么情況下采用哪種方案就一目了然了!
LDO | DC-DC |
---|---|
適合低壓差小電流場(chǎng)景 | 適合高壓差大電流場(chǎng)景 |
紋波小 | 紋波大 |
效率低 | 效率高 |
發(fā)熱高 | 發(fā)熱低 |
電路簡(jiǎn)單 | 電路復(fù)雜 |
靜態(tài)功耗低 | 靜態(tài)功耗高 |
三、實(shí)際電路應(yīng)用設(shè)計(jì)
說(shuō)了這么多,那么我們的電路板到底使用LDO還是DC-DC呢?其實(shí)這兩者是配合使用,12V轉(zhuǎn)5V建議使用DC-DC,5V轉(zhuǎn)3.3V建議使用LDO。口說(shuō)無(wú)憑,還是看幾家板廠(chǎng)的開(kāi)發(fā)板電源供電電路的實(shí)際情況吧!
12V轉(zhuǎn)5V
板廠(chǎng) | 型號(hào) | 芯片類(lèi)型 | 某寶價(jià)格 |
---|---|---|---|
正點(diǎn)原子 | MP2359 | DC-DC | 7.1 RMB |
野火 | RT7272B | DC-DC | 5.5 RMB |
安富萊 | XL2596 | DC-DC | 1.3 RMB |
韋老師 | MP1495S | DC-DC | 1.3 RMB |
板廠(chǎng) | 型號(hào) | 芯片類(lèi)型 | 某寶價(jià)格 |
---|---|---|---|
正點(diǎn)原子 | AMS1117 | LDO | 0.35 RMB |
野火 | AMS1086 | LDO | 1 RMB |
安富萊 | AMS1117 | LDO | 0.35 RMB |
韋老師 | MP2143DJ | DC-DC | 1.3 RMB |
正點(diǎn)原子
正點(diǎn)原子的開(kāi)發(fā)板電源芯片是MP2359。MP2359是一種高效率,同步降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器,可提供高達(dá)1.2A的輸出電流,輸入電壓范圍4.5V至24V。
野火
野火的開(kāi)發(fā)板電源芯片是RT7272B。RT7272B是一種高效率,電流模式同步降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器,可提供高達(dá)3A的輸出電流,輸入電壓范圍4.5V至36V。
安富萊
安富萊的開(kāi)發(fā)板電源芯片是XL2596。XL2596是一個(gè)150KHz的固定頻率PWM降壓DC/DC變換器,能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)3A的負(fù)載,提供高效率、低紋波和負(fù)載調(diào)整率。
百問(wèn)網(wǎng)
韋東山大哥的開(kāi)發(fā)板電源芯片是MP1495S。MP1495S是一個(gè)500KHz的固定頻率PWM降壓DC/DC變換器,能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)3A的負(fù)載,提供高效率、低紋波和負(fù)載調(diào)整率。
板廠(chǎng) | 型號(hào) | 芯片類(lèi)型 | 輸入電壓 | 輸出電壓 | 最大輸出電流 |
---|---|---|---|---|---|
正點(diǎn)原子 | MP2359 | DC-DC | 4.5V-24V | 0.81V - 15V | 1.2A |
野火 | RT7272B | DC-DC | 4.5V-36V | 0.8V - 30V | 3A |
安富萊 | XL2596 | DC-DC | 4.5V-40V | 1.23V - 37V | 3A |
韋老師 |
MP1495S | DC-DC | 4.5V-16V | 0.8V-5V | 3A |
四、如何避免電路被燒壞?
搞嵌入式的免不了和硬件打交道,尤其是在做電源時(shí),經(jīng)??赡軙?huì)遇到芯片被燒毀,其實(shí)電路被燒毀無(wú)非就兩種情況:用電端燒毀的原因是電壓不對(duì),一般是過(guò)高。供電端燒毀的原因是電流太大,一般是短路造成的。
最后
現(xiàn)在你應(yīng)該明白了在做電源部分時(shí)如何選擇電源芯片了吧,也不要擔(dān)心電源外圍電路不會(huì)配置,工程師已經(jīng)都給你設(shè)置好了電路圖,所以多看看數(shù)據(jù)手冊(cè)。另外本文所提到的芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)已上傳至gitee,需要的可以下載研讀一下。關(guān)于LDO和DC-DC的基礎(chǔ)知識(shí)就這么多,其他的就是在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)散,只要原理明白,一切都好說(shuō)。