LDO與DC-DC的入門理解

首先說明下這篇文章適合于對電源技術(shù)淺嘗輒止的初學(xué)者，之所說適合是因?yàn)榘ê芏鄬I(yè)技術(shù)人員，在入門電源技術(shù)之初，基本都會陷入諸如“LDO與DC-DC區(qū)別”、“LDO與DC-DC在選型上該如何取舍”等問題，對于LDO與DC-DC的各種疑惑存在于采購、工程、軟件等非硬件人員中，因此，若你是硬件專業(yè)人員，這篇文章對于你來說可能是你早已理解過的知識，若你認(rèn)為以下文字描述的還比較恰當(dāng)且容易理解，那么當(dāng)有一名采購?fù)禄蜍浖こ處熢賳柲泐愃频膯栴}，你可以轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)給他而非多次重復(fù)回答這個(gè)問題。

LDO：低壓差線性調(diào)整器

DC-DC：開關(guān)型調(diào)整器

關(guān)于LDO：

如下圖，假如有一個(gè)電池5V，一個(gè)LED燈的驅(qū)動電壓為2.5V，你不能直接把燈接到電池上，因?yàn)?V的電壓對于燈來說過高會直接把燈燒壞，因此你必須串聯(lián)一個(gè)電阻，而且這個(gè)電阻的設(shè)計(jì)原則是在保證燈的亮度下承擔(dān)“過剩”的電壓，也就是5V-2.5V = 2.5V 。（具體這個(gè)電阻阻值怎么算：假如我們燈需要流過5mA的電流，那么對于串聯(lián)電路中，各個(gè)點(diǎn)的電流相同可知，電阻流過的電流也為5mA，根據(jù)歐姆定律可知電阻阻值R = 2.5V / 5mA = 0.5KΩ。）

在如上的理解中，5V供對負(fù)載LED燈進(jìn)行驅(qū)動的過程為“降壓”，而電阻“承擔(dān)剩余壓降”，這個(gè)作用就是LDO要達(dá)到的效果，就像現(xiàn)在找到一個(gè)輸出電壓為2.5V的LDO，我們可以做到如下圖（為了避免干擾，我暫時(shí)不放入限流電阻）。

“為什么不直接用電阻而需要使用LDO”：

因?yàn)榈惆央姵負(fù)Q為9V的電池時(shí)，為了承擔(dān)“剩余電壓 9-2.5=6.5V”，你必須更換一個(gè)更大的電阻以“承擔(dān)剩余電壓”，而LDO芯片內(nèi)部會自我反饋調(diào)節(jié)，依然穩(wěn)定輸出2.5V。實(shí)際上，LDO是通過輸入和輸出之間串聯(lián)晶體管電路來實(shí)現(xiàn)降壓功能，該晶體管電路工作在其“電壓 - 電流特性曲線”的線性區(qū)，起到可變電阻的作用，因此也叫線性調(diào)整器

如上圖，過剩電壓Vin - Vout 的差值通常稱為LDO的壓差，顯而易見，Vout是由Vin去掉被分擔(dān)的過剩電壓后得到值，因此Vout一定小于Vin，這就如同于你有一盆水要分給一個(gè)小杯子一樣，你必須用另外一個(gè)盆子去裝剩余的水。

應(yīng)當(dāng)注意，并沒有正式的規(guī)定壓差值為多少時(shí)可以稱線性調(diào)整器為低壓差，一般認(rèn)為最小壓降為200mV甚至更低才能成為低壓差線性調(diào)整器，即LDO。

對于DC-DC，你依然可以用水的概念理解：

LDO：你有一盆水要分給一個(gè)小杯子一樣，你必須用另外一個(gè)盆子去裝剩余的水

DC-DC：你有一盆水要分給一個(gè)小杯子，你找來了一個(gè)水龍頭，你通過調(diào)節(jié)水龍頭水量的大小，一邊觀察小水杯的水是否已經(jīng)滿了，一邊通過操作“開水-關(guān)水-開水-關(guān)水”的動作，直到小水杯的水剛好為你想要的量。

實(shí)際上，DC-DC的基本類型之一如下，DC-DC的晶體管電路處于開關(guān)狀態(tài)，它將能量一點(diǎn)點(diǎn)給予到輸出，如同一個(gè)車擠滿了人，一輛輛大巴一趟又一趟地將人群輸送到目的地。

而，LDO的晶體管電路處于放大狀態(tài)，因此輸出不需要用到的能量必須由晶體管電路進(jìn)行承擔(dān)消耗，由此這也就可以理解DC-DC的能量轉(zhuǎn)化比較高，因?yàn)樗譃槎啻蝹魉?，理想狀態(tài)下不需要中間額外的消耗。因此對于轉(zhuǎn)化效率要求比較高的設(shè)計(jì)中，選用DC-DC會更加靠譜，就比如220V的電壓，你想要降為2.5V給LED燈，當(dāng)你使用LDO時(shí)，有220-2.5 = 217.5V的剩余電壓額外消耗，此時(shí)乘以流過的電流5mA，則功率為217.5 * 5 = 1.087W，該功率以熱量消耗掉，你的LDO會發(fā)燙！

回歸到LDO，你選型時(shí)需要關(guān)注的基本概念有：

壓差、裕量電壓、靜態(tài)電流、接地電流、關(guān)斷電流、效率、直流輸入電壓和負(fù)載調(diào)整率、 輸入電壓和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、電源抑制比(PSRR)、輸出噪聲和精度。

對于這些概念的簡易化解釋，留待后續(xù)！當(dāng)然，為避免你在網(wǎng)絡(luò)搜索時(shí)在茫茫資料中看得眼花繚亂，我準(zhǔn)備了一份文檔《 理解低壓差穩(wěn)壓器 (LDO) 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)》，作者Glenn Mortia，這個(gè)文檔對所述的基本概念進(jìn)行了講解，理解完之后，足以讓你有一個(gè)新的進(jìn)階！