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LDO和DC-DC的使用密碼 | 必看

時間：2021-10-29 14:39:23
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[導(dǎo)讀]整理：一陽出品：巧學(xué)模電數(shù)電單片機(jī)(hyyxszy)1.什么是LDO？LDO是低壓降的意思，這有一段說明：低壓降線性穩(wěn)壓器的成本低，噪音低，靜態(tài)電流小，這些是它的突出優(yōu)點(diǎn)。它需要的外接元件也很少，通常只需要一兩個旁路電容。新的LDO線性穩(wěn)壓器可達(dá)到以下指標(biāo)：輸出噪聲30μV;PS...

整理：一陽出品：巧學(xué)模電數(shù)電單片機(jī)(hyyxszy)1. 什么是LDO？

LDO是低壓降的意思，這有一段說明：低壓降線性穩(wěn)壓器的成本低，噪音低，靜態(tài)電流小，這些是它的突出優(yōu)點(diǎn)。

它需要的外接元件也很少，通常只需要一兩個旁路電容。

新的LDO線性穩(wěn)壓器可達(dá)到以下指標(biāo)：

  • 輸出噪聲30μV;
  • PSRR為60dB;
  • 靜態(tài)電流6μ;
  • 電壓降只有100mV。
LDO線性穩(wěn)壓器的性能之所以能夠達(dá)到這個水平，主要原因在于其中的調(diào)整管是用P溝道MOSFET，而普通的線性穩(wěn)壓器是使用PNP晶體管。

P溝道MOSFET是電壓驅(qū)動的，是不需要電流的，所以大大降低了器件本身消耗的電流。

另一方面，采用PNP晶體管的電路中，為了防止PNP晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)而降低輸出能力，輸入和輸出之間的電壓降不可以太低。

而P溝道MOSFET上的電壓降大致等于輸出電流與導(dǎo)通電阻的乘積。由于MOSFET的導(dǎo)通電阻很小，因而它上面的電壓降非常低。

如果輸入電壓和輸出電壓很接近，最好是選用LDO穩(wěn)壓器，可以達(dá)到很高的效率。所以，在把鋰離子電池電壓轉(zhuǎn)換為3V輸出電壓的應(yīng)用中，大多選用LDO穩(wěn)壓器。

雖說電池的能量最后有百分之十是沒有使用，LDO穩(wěn)壓器仍然能夠保證電池的工作時間較長，同時噪音較低。

如果輸入電壓和輸出電壓不是很接近，就要考慮用開關(guān)型的DC-DC了，因?yàn)閺纳厦娴脑砜梢灾?，LDO的輸入電流基本上是等于輸出電流的，如果壓降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高。

2. 什么是DC-DC?

DC-DC轉(zhuǎn)換器包括升壓、降壓、升/降壓和反相等電路。DC-DC轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是效率高、可以輸出大電流、靜態(tài)電流小。

隨著集成度的提高，許多新型DC-DC轉(zhuǎn)換器僅需要幾只外接電感器和濾波電容器。但是，這類電源控制器的輸出脈動和開關(guān)噪音較大、成本相對較高。

近幾年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，表面貼裝的電感器、電容器、以及高集成度的電源控制芯片的成本不斷降低，體積越來越小。

由于出現(xiàn)了導(dǎo)通電阻很小的MOSFET可以輸出很大功率，因而不需要外部的大功率FET。

例如對于3V的輸入電壓，利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的輸出。其次，對于中小功率的應(yīng)用，可以使用成本低小型封裝。

另外，如果開關(guān)頻率提高到1MHz，還能夠降低成本、可以使用尺寸較小的電感器和電容器。

有些新器件還增加許多新功能，比如軟啟動、限流、PFM或者PWM方式選擇等。

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

3. LDO與DC-DC相比

首先從效率上，DC-DC的效率普遍要遠(yuǎn)高于LDO，這是其工作原理決定的。其次，DC-DC有Buck、Boost、Boost/Buck，而LDO只有降壓型。

再次，也是很重要的一點(diǎn)，DC-DC因?yàn)槠溟_關(guān)頻率的原因?qū)е缕潆娫丛肼暫艽螅h(yuǎn)比LDO大的多，大家可以關(guān)注PSRR這個參數(shù)。

所以，當(dāng)要考慮到比較敏感的模擬電路時候，有可能就要犧牲效率為保證電源的純凈而選擇LDO。

還有，通常LDO所需要的外圍器件簡單，占面積小，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(fù)時間，大電容的ESR等等，所以從外圍器件的選擇來說比LDO復(fù)雜，而且占面積也相應(yīng)的會大很多。

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