LDO和DC-DC有什么不同?如何选型?

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1、LDO

2、DC-DC

3、选型标准


电源模块在生活中应用在很多场景上面,例如在通讯方面、工业自动化、电力控制、铁路、矿业、军工等领域。直流电源转换模块分为两种:低压差线性电源(LDO)和开关电源(DC-DC)。

1、LDO

传统的线性稳压器,如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上,否则就不能正常工作。但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,例如5V转3.3V,输入与输出的压差只有1.7v,显然是不满足条件的。针对这种情况,才有了LDO类的电源转换芯片。

线性电源主要使用LDO(low dropout regulator),即低压差线性直流稳压电源模模块。

LDO通过调整电路管的阻抗变化使输出电压保持稳定,当输出电压由输入电压升高或负载电流减小,出现输出电压偏离设定值而升高的趋势时,通过负反馈使调整管的阻抗增大,降低输出电压使之恢复设定值而保持稳定。当输入电压降低或负载电流增大,出现输出电压偏离设定值而降低的趋势时,通过负反馈使调整管的阻抗减小,提高输出电压使之恢复设定值而保持稳定。

现在的LDO集成度高,一般只需要2个电容(一般是21uF)和一个LDO芯片即可,电路简单,如下所示:

2、DC-DC

开关电源DC-DC(Directcurrent-Directcurrent)转换器是由调节芯片、电杆电磁线圈、二极管、三极管和电容器组合而成,开关电源DC-DC为转换成输入工作电压后有效输出稳定工作电压的电压转换器。开关稳压电源(DC-DC)是利用开关电源电路输出占空比或工作频率可调式的脉冲发生器,利用高频率稳压管、电感器、电容器形成直流电输出电压,利用更改占空比或工作频率而调节输出电压。

开关电源DC-DC包括三种类型:BUCK(降压)、BOOST(升压)、BUCK/BOOST(升降压)。按照市场需求可选用三种调节,PWM调节型工作效率高并具备良好的输出电压纹波和噪声,PFM调节型即便长时间应用,特别是在小负载时具备耗电量小的特点。PWM/PFM转换成型小负载时推行PFM调节,且在重负载时系统自动转换成到PWM调节。

一个典型的DC-DC BUCK电路,包括输入输出电容,FREQ频率设置,EN使能管脚,FB反馈电阻,SW上加续流二极管和电感,BST电容,COMP频率补偿等,如下图所示:

3、选型标准

LDO和DC-DC俩者性能指标差异主要是:线性稳压电源(LDO)的输出电压纹波小,然而在输入工作电压和输出电压相距比较大时转换成工作效率较低,只有降压不可以升压。开关稳压电源(DC-DC)的纹波大,然而在输入工作电压和输出电压相距比较大时转换成工作效率较高,并能完成升、降压输出。具体细节区别如下所示:

  • LDO外围器件少,电路简单,成本低;DC-DC外围器件多,电路复杂,成本高;
  • LDO负载响应快,输出纹波小;DC-DC负载响应比LDO慢,输出纹波大;
  • LDO效率低,输入输出压差不能太大;DC-DC效率高,输入电压范围宽泛;
  • LDO只能降压;DC-DC支持降压和升压;
  • LDODC-DC的静态电流都小,根据具体的芯片来看;
  • LDO输出电流有限,最高可能就几A,且达到最高输出和输入输出电压都有关系;DC-DC输出电流高,功率大;
  • LDO噪声小;DC-DC开关噪声大,为了提高开关DC-DC的精度,很多应用会在DC-DC后端接LDO
  • LDO分为可调和固定型;DC-DC一般都是可调型,通过FB反馈电阻调节。 

总的来说,升压是一定要选DC-DC的,降压,是选择DC-DC还是LDO,要在成本,效率,噪声和性能上比较。

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