DC-DC電源是怎么工作的？硬件電源設(shè)計(jì)用LDO還是DC-DC？讀完就懂

什么是DC/DC?

DC/DC，DC to DC，直流電轉(zhuǎn)成直流電。

物聯(lián)網(wǎng)類產(chǎn)品，供電通常是4.2V的鋰電池、5V的直流適配器、3.6V的一次性電池等。

而用電的芯片，往往是小于3.3V供電的，高主頻的處理器內(nèi)核電壓只有1V多，顯示屏背光電壓有20多V。一般都不能直接使用供電電壓。

DC-DC主要用于不同電壓之間的轉(zhuǎn)換。(LDO也可以實(shí)現(xiàn)降壓轉(zhuǎn)換。)

 DC/DC的3種分類

升壓、降壓、升降壓，三種。

升壓型(Boost)

升壓型DC/DC的特點(diǎn)是電感在輸入端，開關(guān)導(dǎo)通VOUT=0;開關(guān)關(guān)斷VOUT=VIN+VL由于輸出電壓高于輸入電壓，輸入與輸出之間存在二極管用于隔斷VOUT向VIN的倒灌。此部分MOS管為功率MOS管，作用為通過開關(guān)MOS管，在電感上儲能。

 降壓型(Buck)

降壓型DC/DC的特點(diǎn)是電感在輸出端，開關(guān)導(dǎo)通VOUT=VIN -VL;開關(guān)關(guān)斷VOUT=VL(VL< VIN),由于MOS管關(guān)斷后，電感左端無法抽取電荷移動(dòng)，所以加了個(gè)對地二極管(俗稱續(xù)流二極管)。

 升/降壓型(Boost-Buck)

升/降壓的特點(diǎn)是既能升壓又能降壓，在特定場合下，我們必須選用升降壓DC/DC給系統(tǒng)供電。升降壓的特點(diǎn)是，電感為對地電感，并且輸入和輸出電壓是反向的關(guān)系。開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)，VOUT=VOUT(VOUT為負(fù)電壓，所以二極管在開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)處于截至狀態(tài));開關(guān)關(guān)斷狀態(tài)VOUT=-VL

 DC-DC的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

電源轉(zhuǎn)化效率很高

DC/DC是目前電源轉(zhuǎn)化效率很高的電源轉(zhuǎn)化電路。效率理論能達(dá)到100%，但由于二極管，開關(guān)管特性和其它電源損耗，電源轉(zhuǎn)化效率一般能夠達(dá)到90%以上。

傳統(tǒng)的穩(wěn)壓器和現(xiàn)在的LDO都是將多余的電壓通過熱能的形式消耗掉，導(dǎo)致傳統(tǒng)穩(wěn)壓器和LDO的電源轉(zhuǎn)化效率無法提高，同時(shí)也限制了穩(wěn)壓器和LDO在大電源上的運(yùn)用(需要極大的散熱，并且效率低)，所以在高功耗電源電路電壓轉(zhuǎn)換中幾乎全部使用DC/DC。

 能夠轉(zhuǎn)化的功率很高

DC-DC的電源轉(zhuǎn)化效率一般能夠達(dá)到90%以上。轉(zhuǎn)換過程中變成熱的能量就只有百分之幾。

正是由于它的高效率，對于大功率電源轉(zhuǎn)化中不會造成有過大的熱能損耗，和散熱問題，所以能夠應(yīng)用在大功率場景。

電源紋波大

DC/DC采用的開關(guān)電源方式來對電感和電容充放電，會造成EMI和電源紋波較大的問題。

而LDO為線性電源，有很高的電源紋波抑制比。

對于數(shù)字電源，DC/DC的噪聲系統(tǒng)完全可接收，但對于模擬前端電路。DC/DC的噪聲會造成設(shè)備性能的降級，所以一般設(shè)計(jì)中我們會先使用DC/DC將電壓升/降到合適的范圍，再通過LDO為敏感模塊的電源供電。

 硬件設(shè)計(jì)總結(jié)：

升壓電路，只能用DC-DC

降壓電路，小電流用LDO，大電流用DC-DC

數(shù)字電路，用DC-DC。

模擬電路，用LDO。