LDO與 DC-DC 的區別

 

 

  LDO   DC-DC
工作原理 串聯調整管控制Vout 通過對開關管的高頻控制
效率 效率較低,主要由於調整管消耗,穩定性好 效率較高,輸入電壓範圍較寬。
紋波 紋波較小,效果較好,負載響應快 紋波比較大,負載響應比LDO差
應用注意 輸入輸出壓差不能大,輸出電流不能大,負載不能太大,目前最大的LDO爲5A(但要保證5A的輸出還有很多的限制條件)。成本低,輸出電路所用器件少。 可以在輸出大電流,但需要注意電壓變化。體積也相對較大

DC/DC:
直流電壓轉直流電壓。嚴格來講,LDO也是DC/DC的一種,但目前DC/DC多指開關電源。具有很多種拓樸結構,如BUCK(降壓),BOOST(升壓),buck-boost(升降壓),Charge和 Pump等。

        DC/DC轉換器一般由控制芯片,電杆線圈,二極管,三極管,電容構成。其實內部是先把DC直流電源轉變爲交流電電源AC。通常是一種自激震盪電路,所以外面需要電感等分立元件。然後在輸出端再通過積分濾波,又回到DC電源。由於產生AC電源,所以可以很輕鬆的進行升壓跟降壓。兩次轉換,必然會產生損耗,這就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC效率的問題。

        DC/DC轉換器爲轉變輸入電壓後有效輸出固定電壓的電壓轉換器。DC/DC轉換器分爲:boost升壓型DC/DC轉換器、buck降壓型DC/DC轉換器、buck-boost升降壓型DC/DC轉換器以及反相結構。

        PWM控制型效率高並具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。PFM控制型即使長時間使用,尤其小負載時具有耗電小的優點。PWM/PFM轉換型小負載時實行PFM控制,且在重負載時自動轉換到PWM控制。目前DC-DC轉換器廣泛應用於手機、MP3、數碼相機、便攜式媒體播放器等產品中。 

        DC/DC降壓芯片如:TPS5430/31,TPS75003,MAX1599/61,TPS61040/41

 

LDO  : LOW DROPOUT VOLTAGE (Low Dropout voltage regulator 的縮寫)

低壓差線性穩壓器,故名思意,爲線性的穩壓器,僅能使用在降壓應用中。也就是輸出電壓必需小於輸入電壓。

一.LDO的基本原理

低壓差線性穩壓器(LDO)的基本電路如圖1-1所示,該電路由串聯調整管VT(PNP晶體管,注:實際應用中,此處常用的是P溝道場效應管)、取樣電阻R1和R2、比較放大器A組成。

 

                    圖1-1 低壓差線性穩壓器基本電路

取樣電壓Uin加在比較器A的同相輸入端,與加在反相輸入端的基準電壓Uref(Uout*R2/(R1+R2))相比較,兩者的差值經放大器A放大後. Uout=(U+ - U-)*A 注A為比較放大器的倍數,)控制串聯調整管的壓降,從而穩定輸出電壓。當輸出電壓Uout降低時,基準電壓Uref與取樣電壓Uin的差值增加,比較放大器輸出的驅動電流增加,串聯調整管壓降減小,從而使輸出電壓升高。相反,若輸出電壓Uout超過所需要的設定值,比較放大器輸出的前驅動電流減小,從而使輸出電壓降低。供電過中,輸出電壓校正連續進行,調整時間只受比較放大器和輸出晶體管迴路反應速度的限制。

應當說明,實際的線性穩壓器還應當具有許多其它的功能,比如負載短路保護、過壓關斷、過熱關斷、反接保護等,而且串聯調整管也可以採用MOSFET。

二.LDO的典型應用

       低壓差線性穩壓器的典型應用如圖3-1所示。圖3-1(a)所示電路是一種最常見的AC/DC電源,交流電源電壓經變壓器後,變換成所需要的電壓,該電壓經整流後變爲直流電壓。在該電路中,低壓差線性穩壓器的作用是:在交流電源電壓或負載變化時穩定輸出電壓,抑制紋波電壓,消除電源產生的交流噪聲。

                                                 圖3-1(a)

        各種蓄電池的工作電壓都在一定範圍內變化。爲了保證蓄電池組輸出恆定電壓,通常都應當在電池組輸出端接入低壓差線性穩壓器,如圖3-1(b)所示。低壓差線性穩壓器的功率較低,因此可以延長蓄電池的使用壽命。同時,由於低壓差線性穩壓器的輸出電壓與輸入電壓接近,因此在蓄電池接近放電完畢時,仍可保證輸出電壓穩定。

                                                  圖3-1(b)

        衆所周知,開關性穩壓電源的效率很高,但輸出紋波電壓較高,噪聲較大,電壓調整率等性能也較差,特別是對模擬電路供電時,將產生較大的影響。在開關性穩壓器輸出端接入低壓差線性穩壓器,如圖3-1(c)所示,就可以實現有源濾波,而且也可大大提高輸出電壓的穩壓精度,同時電源系統的效率也不會明顯降低。

                                                   圖3-1(c)

        在某些應用中,比如無線電通信設備通常只有一足電池供電,但各部分電路常常採用互相隔離的不同電壓,因此必須由多隻穩壓器供電。爲了節省共電池的電量,通常設備不工作時,都希望低壓差線性穩壓器工作於睡眠狀態。爲此,要求線性穩壓器具有使能控制端。有單組蓄電池供電的多路輸出且具有通斷控制功能的供電系統如圖3-1(d)所示。

   
                                                     圖3-1(d)


        

輸出電壓計算方式在上面是有的,但是注意是換成了下面的電阻R2除以上面的電阻R1,正好和上面的DCDC典型電路相反,請注意兩者的區別。

注:LDO和DCDC的反饋電阻取值不同,請注意DCDC反饋電阻取值一般是  級別,但是LDO的反饋電阻一般是 百Ω 級別,因爲LDO對於反饋引腳電流有要求。

 

參考:https://blog.csdn.net/weixin_34413357/article/details/94719051

 

 

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