LDO与DC/DC说明与比较

1万 · 2023-3-31 14:44

在电源系统中，常见的两种电源芯片类型就是DC-DC和LDO，这里将两种电源芯片进行说明和简单比较。

LDO是低压差线性稳压器的简称，如常见的LM系列的很多都是LDO芯片。为什么在名字前面要强调是低压差呢，因为LDO的工作时需要工作在低压差的电源系统中，也就是输入与输出的压差不会特别的大，否则LDO可能无法正常工作，压差Dropout是LDO选型时非常重要的一个参数。LDO具有固定电压输出和可调电压输出两种，固定输出电压如果3.3V，在LDO外围不需要两外接入反馈电阻，可以直接得到精确的电压输出，而可调输出的LDO，一般在芯片的外围接入一定阻值的反馈电阻，根据手册种的计算公式，可以反推出阻值来实现目标电压值的输出，这样在系统设计时就有一定的灵活性。LDO虽然外围电路非常简易，但是最大缺点就是功耗问题，如果负载电流较大，LDO就不得不面都自身发热的问题，因为输入输出之间的压差都会转换成芯片本身的功耗，变成热量，在采用LDO设计时，尽量避免过大电流，还需要考虑散热问题，如LDO的接地散热焊盘的设计与外围的通风情况等，LDO的温度参数有环境温度（TA）和节温度（TJ）等，在设计的时候，需要根据最大负载电流以及输入出输出的压差进行温度的计算，来决定是否可以采用LDO，或者时通过调节输入电压来实现温度的降低。降低了压差，也就是提高了工作效率，因为LDO的效率其实就是输入输出的电压比。

DC/DC芯片相对比LDO，是一种完全不同的工作原理与电路结构，也叫脉冲宽度调制器，如常用的又TPS系列，DC/D电路一般分为三种：BUCK（降压型）、BOOST（升压型）、BUCK/BOOST（升降压型），相对较LDO，DC/DC电路相对复杂。 DC/DC芯片也有内置开关管与外置开关管两种，开关管一般是MOS管，作用就是提供脉宽。电路结构又分为连续导通模式（CCM）、非连续导通模式（DCM）与边界或边界线导通模式（BCM），这里就不具体进行分析。DC/DC电路一般电压都是可调型，通过FB反馈电阻调节，电路的输出电流高、功率可以做到很大，并且没有LDO所遇到的要求低压差问题，效率一般也比较高，也可以有效控制散热。但是DC/DC因为是开关型电路，电源本身的输出纹波大，并且由于外围器件多的原因，不仅是PCB板面要更大一些，器件的价格也导致整个DC/DC方案的成本相比LDO要大很多，在电路的设计上，对于元器件的参数选择要求会更多一些，特别是在核心电感器与电容器的选型上，需要有一定的技术与经验积累，否则会导致整个电源噪音大、带载能力弱、无法正常工作等问题。

是选择LDO还是选择DC/DC要根据具体的情况来定，除了以上说的考虑要素以外，电源的设计都要考虑到线性调节、负载调节和瞬变响应等问题。在很多产品种，喜欢在电源设计时，先将高压输入通过DC/DC降压，然后通过LDO进行小功率电源的稳压，这样即可以解决了LDO高压输入的热量大问题，又避免了DC/DC的纹波大、高噪音的问题。