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LDO和DC-DC變換器的區(qū)別

發(fā)布時間:2014-10-09 責任編輯:echolady

【導讀】LDO是為彌補傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器不足之處存在的低壓差的線性穩(wěn)壓器,如需輸入電壓要高于輸出電壓,那么LDO線性穩(wěn)壓器能夠達到效果。DC-DC變換器被大家熟知,下面我們來分析一下二者的區(qū)別。
 
直流變換器字面意思上來看就是直流到直流的轉換(不同直流電源值的轉換)。所以,能夠符合這個定義的都可以稱為直流DC-DC轉換器,這其中就包括LDO。但是一般的說法是把直流到直流由開關方式實現(xiàn)的器件叫DC-DC轉換器。
 
1、LDO簡介
 
LDO則包含低降壓,低壓降(LDO)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。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)壓器可達到以下指標:輸出噪聲30μV,PSRR為60dB,靜態(tài)電流6μA,電壓降只有100mV。LDO線性穩(wěn)壓器的性能之所以能夠達到這個水平,主要原因在于其中的調整管是用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是電壓驅動的,不需要電流,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能太低,而P溝道MOSFET上的電壓降大致等于輸出電流與導通電阻的乘積。由于MOSFET的導通電阻很小,因而它上面的電壓降非常低。
 
當你發(fā)現(xiàn)電路中的輸出和輸入電壓比較接近時,就可以使用LDO穩(wěn)壓器來提高電路的整體效率。所以,在把鋰離子電池電壓轉換為3V輸出電壓時,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。
 
但是如果是相反的情況,就要考慮使用DC-DC轉換器模塊來進行設計了。因為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。DC-DC轉換器包括升壓、降壓、升/降壓和反相等電路。DC-DC轉換器的優(yōu)點是效率高、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噪音較大、成本相對較高。
 
現(xiàn)如今,各種電子元器件的成本在不斷降低,體積也在逐漸減少。由于出現(xiàn)了導通電阻很小的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,對于中小功率的應用,可以使用成本低小型封裝。另外,如果開關頻率提高到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,如軟啟動、限流、PFM或者PWM方式選擇等。
 
綜合來說,在升壓的情況下首先選擇DC-DC轉換器模塊是沒有問題的。而在降壓的情況下,成本、效率、噪聲、性能都決定了是選擇DC-DC轉換器還是LDO。下面就仔細的對兩者進行了對比。
 
2、LDO與DC-DC相比
 
首先從效率上說,DC-DC轉換器的效率普遍要遠高于LDO,這是其工作原理決定的。其次,DC-DC轉換器有Boost、Buck、Boost/Buck(有人把Charge Pump也歸為此類),而LDO只有降壓型。
 
在干擾方面,DC-DC轉換器所形成的電源噪聲要遠遠大于LDO,大家可以關注PSRR這個參數(shù)。所以當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轉換器一般都會要求電感,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,二極管的反向恢復時間,大電容的ESR等等,所以從外圍器件的選擇來說比LDO復雜,而且占面積也相應的會大很多。
 
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