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电源芯片DC/DC和LDO该如何选择?

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发表于 2021-9-3 10:49 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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这个取决于你的应用场合。比如用在升压场合,当然只能用DC/DC,因为LDO是压降型,不能升压。另外看下各自的主要特点:
+ Z6 Y# o; O1 ZDC/DC:效率高,噪声大;& P, o$ a* ~2 e% F6 M' M
LDO:噪声低,静态电流小;
1 q# i8 D" V7 B2 L) N6 j8 }6 q5 X
所以如果是用在压降比较大的情况下,选择DC/DC,因为其效率高,而LDO会因为压降大而自身损耗很大部分效率;6 B+ s. q8 b. @" L; O; ^
如果压降比较小,选择LDO,因为其噪声低,电源干净,而且外围电路简单,成本低。
  A  P1 ]+ r6 q* m$ SLDO是low dropout regulator,意为低压差线性稳压器,是相对于传统的线性稳压器来说的。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,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。
) h4 s$ g4 W# b( F# W - {4 P# Q: s) T
LDO线性降压芯片:原理相当于一个电阻分压来实现降压,能量损耗大,降下的电压转化成了热量,降压的压差和负载电流越大,芯片发热越明显。这类芯片的封装比较大,便于散热。3 k" q  G2 v5 v% n
LDO线性降压芯片如:2596,L78系列等。
, U7 |& |3 g/ } 3 B7 P. W% M% F* Z% S
DC/DC降压芯片:在降压过程中能量损耗比较小,芯片发热不明显。芯片封装比较小,能实现PWM数字控制。
  a! p0 t/ |: Q; O( KDC/DC降压芯片如:TPS5430/31,TPS75003,MAX1599/61,TPS61040/415 }8 ?  h6 s& C& L/ s% }
8 m5 `- E# H# L
关于LDO电源
3 Y* s, q/ M7 `$ b ! O2 Q3 A" g0 ?& D1 Y9 L) s
以前经常看见,说什么芯片是LDO的,以为是某一公司的名号。现在才知道,LDO是low dropout regulator,意为低压差线性稳压器,是相对于传统的线性稳压器来说的。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,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。生产LDO芯片的公司很多,常见的有ALPHA, Linear(LT), Micrel, National semiconductor,TI等。& N9 {. ^% }+ }0 a/ |. r, M
什么是 LDO(低压降)稳压器?  p- O3 H! |/ C% `' N  [" _* K
LDO 是一种线性稳压器。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET,从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。所谓压降电压,是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的1 B7 |7 p9 t# O5 v: e. w2 E; k. n
LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 PNP。这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mV 左右;与之相比,使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。: ]0 `9 G( n) A( S$ H/ F' C- I( W8 j
更新的发展使用 CMOS 功率晶体管,它能够提供最低的压降电压。使用 CMOS,通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的。如果负载较小,这种方式产生的压降只有几十毫伏。
8 v) r4 k5 k9 |1 g0 q) E8 U~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
: x0 X  ^1 ^& p: S$ y( n" LLDO VS DCDC
( a+ G2 w! M7 _9 F  o; sDCDC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换),只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器,( s+ W1 m' y3 w
包括LDO。但是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方式实现的器件叫DCDC。
* |% c0 M2 ]1 X/ V! K9 w     LDO是低压降的意思,这有一段说明:低压降(LDO)线性稳压器的成本低,噪音低,静态电流小,! L( V8 Q% g1 c% Z
这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压
+ Y' F$ U! `/ q2 r1 M6 ~器可达到以下指标:输出噪声30μV,PSRR为60dB,静态电流6μA,电压降只有100mV。LDO线性稳' i- Z6 N) |7 L# }2 V6 ^/ A
压器的性能之所以能够达到这个水平,主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET,而普通的线
* R; K" L! S- o. S3 e0 d9 P性稳压器是使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的,不需要电流,所以大大降低了器件本身消
0 m9 \, c3 S6 E+ s/ o: l5 B耗的电流;另一方面,采用PNP晶体管的电路中,为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力- F3 e- B  L6 E7 f
, 输入和输出之间的电压降不可以太低;而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻6 V2 Q0 B. j. F) \
的乘积。由於MOSFET的导通电阻很小,因而它上面的电压降非常低。0 x5 V+ a* [9 i
     如果输入电压和输出电压很接近,最好是选用LDO稳压器,可达到很高的效率。所以,在把锂离子电- E8 N9 r$ `/ @- o% d( n1 B9 K# y1 D
池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最後有百分之十是没有使用3 T! C5 C+ |1 e2 K+ x
,LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长,同时噪音较低。
4 d1 \2 e3 V$ }9 L) r     如果输入电压和输出电压不是很接近,就要考虑用开关型的DCDC了,应为从上面的原理可以知道,3 y1 r' K! J% M* R4 R
LDO的输入电流基本上是等于输出电流的,如果压降太大,耗在LDO上能量太大,效率不高。
+ }* q( b" g+ T4 Z# S' D, ~DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大
. Z; p+ F; b: l! B5 i电流、静态电流小。随著集成度的提高,许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容1 \# r; u, @" b9 }9 n+ P8 b& u6 n! J1 K
器。但是,这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。. x" e% e/ o% ^9 ~
     近几年来,随著半导体技术的发展,表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的' h9 u; y; G! \# o& Z
成本不断降低,体积越来越小。由於出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率,因而不需要
" {- A9 a, y  s外部的大功率FET。例如对于3V的输入电压,利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。其次,对于
; P$ L% `/ V5 C中小功率的应用,可以使用成本低小型封装。另外,如果开关频率提高到1MHz,还能够降低成本、
5 ]* T" H: q2 g' K$ p* G可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能,如软启动、限流、PFM或者  z- R& }2 K' W$ E8 O
PWM方式选择等。
, H6 D% s2 o+ W     总的来说,升压是一定要选DCDC的,降压,是选择DCDC还是LDO,要在成本,效率,噪声和性能上
$ |* i( `- ?; K" t& {" R比较。
1 ], R, |- F% p$ ?. h1 N- I1 D/ QLDO体积小,干扰较小,当输入与输出电压差较大的化,转换效率低。
' S' z5 h( G3 b. R1 y$ hDC-DC好处就是转换效率高,可以大电流,但输出干扰较大,体积也相对较大。
$ a% A& t/ I. V# e
LDO一般是指线性的稳压器--Low Drop Out, 而DC/DC则是线性式和开关式稳压器的总称.5 J% ~9 v) p. I
如果你的输出电流不是很大(如3A以内), 而且输入输出压差也不大(如3.3V转2.5V等)就可以使用LDO的稳压器(优点是输出电压的ripple很小). 否则最好用开关式的稳压器, 如果是升压, 也只能用开关式稳压器(如果ripple控制不好,容易影响系统工作).
1 P. q- z7 c, `" A5 CLDO的选择5 c; g$ y& @- p6 a% a6 f5 Q) o0 J( l9 l
当所设计的电路对分路电源有以下要求:2 w4 @! v' f0 T# g! d
1. 高的噪音和纹波抑制;
# t! g; u% \, B  u7 z2. 占用PCB板面积小,如手机等手持电子产品;9 ]% T& B' ]8 v7 Z
3. 电路电源不允许使用电感器,如手机;9 Y+ _! q$ q: _  N- ]7 ~$ Y& L
4. 电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能;
- u0 U* P& Z3 R9 g/ M- L- `5. 要求稳压器低压降,自身功耗低;
/ a! R1 O/ g( s% {( y6. 要求线路成本低和方案简单;6 Q. m' O. y" \$ c" d  N/ _; @
此时,选用LDO是最恰当的选择,同时满足产品设计的各种要求
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发表于 2021-9-3 13:29 | 只看该作者
LDO线性降压芯片的原理是相当于一个电阻分压来实现降压

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发表于 2021-9-3 13:42 | 只看该作者
如果压降比较小,选择LDO,因为其噪声低,电源干净,而且外围电路简单,成本低。

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发表于 2021-9-3 17:38 | 只看该作者
DC/DC降压芯片在降压过程中能量损耗比较小,芯片发热不明显
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