请问LDO 和DC-DC 器件的区别
LDO 器件和DCDC 在性能上有何差异,价格方面呢?还有原理上是不是有很大 的不同? 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, 从输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。 DC-DC 既可以降压也可以升压,Step-up 或Boost 类型的为升压DCDC,Bulk 或 Step-down 类型的为降压DCDC 不好意思,本人刚好是学开关电源出身的。LDO 中文称为低压差线性稳压器。 实际上是一种降压型DC/DC 转换器,是通过负反馈调节输出电流使输出电压保 持不变。特点是功耗低,占用PCB 面积小,输出电压纹波相对与下面说DC/DC 较小。 DC/DC 是直流变压器的总称,分为升压(BOAST),降压(BUCK),升降压。 目前由于开关频率的提高,DC/DC 一般都广泛使用了软开关技术来降低功耗和 纹波,但控制上比LDO 要复杂。而且PCB 占用面积也比较大,因为外接的滤波 电感是无法做的MODULE 里面去的,必须另外加。而LDO 输出不电感来起到稳 定电流的作用。说到这里大家该清楚了,LDO 就是简化了DC/DC。其应用 主要 是在低功耗的一些领域,如手机等。其输入电压范围也不宽(相对与DC/DC), 输出负载范围也要差些。 LDO 与DC/DC 相比: 首先从效率上说,DC/DC 的效率普遍要远高于LDO,这是其工作原理决定的. 其次,DC/DC 有Boost,Buck,Boost/Buck,(有人把Charge Pump 也归为此类).而LDO 只 有降压型. 再次,也是很重要的一点,DC/DC 因为其开关频率的原因导致其电源噪声很大,远 比LDO 大的多,大家可以关注PSRR 这个参数.所以当考虑到比较敏感的模拟电路 时候,有可能就要牺牲效率为保证电源的纯净而选择LDO. 还 有,通常LDO 所需要的外围器件简单,占面积小,而DC/DC 一般都会要求电感, 二极管,大电容,有的还会要MOSFET,特别是Boost 电路,需要考 虑电感的最大工 作电流,二极管的反向恢复时间,大电容的ESR 等等,所以从外围器件的选择来说 比LDO 复杂,而且占面积也相应的会大很多. 应当可以这样理解:DCDC 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,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。 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,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, 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 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。 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,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。 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,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。 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。 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、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 PWM 方式选择等。 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,噪声和性能上比较。 一般要求效率的时候使用DC-DC,但DC-DC 引起的干扰也比较大. 像音频,RF 等对纹波敏感的地方就要用LDO DC-DC 产品包括了LDO,Charge Pumptching Regulator 等一系列产品。DC-DC 只 不过是这类产品的一个总括。 LDO (Low Dropout Regulator)是阻性电源产品,通过内部MOSFET 的开关,只 能进行降压输出,输出电压一定比输入电压要低。LDO 的dropout voltage 取决于 内部MOS 管的Rds(on)和输出电流的乘积。LDO 的效率一般为输出电压/输入电 压。也就是,如果说输出电压1.8 V,输入电压为3.6 V 时,理论上它的效率只有 50%。在手机或便携式应用中,如果在对效率要求不高,或者输出电流不大的情 况下,使用LDO。如果说对效率要求较高,以及对输 出电流要求比较大时,请 选用合适的DC-DC 产品。 在这里我介绍另外两种DC-DC 产品。一种为电荷泵(Charge Pump),一种为电 感储能DC-DC 转换器。电荷泵为容性储能DC-DC 产品,可以进行升压,也可以 作为降压使用,还可以进行反压输出。它是通过外部一 个快速充电电容(Flying Capacitor),内部以一定的频率进行开关,对电容进行充电,并且和输入电压一 起,进行升压(或者降压)转换。最后以恒压输出。但是,电荷泵的效率 是根 据电荷泵的升压模式,输入电压和输出电压所决定,如果是以2 倍压模式进行升 压,那么它的效率为Vout/2Vin。输入电压越小,效率越高。 电感储能式转换器也可以进行升压或者降压变换,以及升降压,反压等。它是 通过电感不断的储能/放电,最后达到稳定电压/电流输出的转换器。因为芯片的 开关 频率以及电感值的选择范围比较大,以及输出电压/电流可调。它的效率公 式为Vout×Iout/Vin×Iin。在实际应用中,效率最高的DC-DC 产品 为电感储能式 转换器,高达96%以上。但是,电感的储能/放电对电路EMI 等造成的影响很大, 所以,选择合适的电感和合适的布线对于电路的性能是至关重要 的。 如果输出电压低最好不要用ldo,会因为工作效率低,可能导致散热不好,器件 发烫。 用dcdc 可能会引入开关噪声,所以布线时一定要注意。 另,价格上,使用dcdc 大概是ldo 的两三倍,差不多要3 毛美金左右一个。 LDO 一般用在可以输入与输出压差比较小的场合,也就是一个效率的问题, 而手机上主芯片所用的CORE,和VDIGITAL,常用的都是DC/DC,基于功耗考 虑,1。2 毫安电流对于待机时间长短也影响及其大,而且DC/DC 所选配套外围 电路元件较多,考虑因数较的多,例如线圈的最大电流大小,DCR,尺寸大小等 LDO、线性电源,效率较低,受发热,体积的限制功率一般不是很大,但电源输 出纹波小,没有高频噪声。 DC/DC 就是直流变换器。一般只能作成开关电源,即可降压也可升压,原副边 是隔离的,效率要高于LDO。其基本的电路有BUCK(降压),BOOST(升压), CUK(升降压)。其扩展的拓扑有反激,正激,半桥,全桥等。。。 LDO 难点更在于静态功耗做到很低。DCDC 的难点在于效率如何更有效的提高。 LDO 是线性稳压器件.只能用做降压.能量消耗是以电阻上的热能散发的.如果输 入输出电压差别不大.还是推荐用ldo 的. DC-Dc 可以升压也可以降压.转换效率比较高.成本也贵点.抗干扰能力强.缺点就 是噪声比较大.适合大电流输出. 常见的入摄像头散光灯的驱动 |