DC/DC和LDO的区别

LDO :LOW DROPOUT VOLTAGE
低压差线性稳压器,故名思意,为线性的稳压器,仅能使用在降压应用中 。也就是输出电压必需小于输入电压 。
优点:稳定性好,负载响应快 。输出纹波小 。
缺点:效率低,输入输出的电压差不能太大 。负载不能太大,目前的LDO为5A(但要保证5A的输出还有很多的限制条件)
DC/DC:直流电压转直流电压 。严格来讲,LDO也是DC/DC的一种,但目前DC/DC多指开关电源 。
具有很多种拓朴结构,如BUCK,BOOST 。等 。。
优点:效率高,输入电压范围较宽 。
缺点:负载响应比LDO差,输出纹波比LDO大 。
DC / DC 和 LDO的区别是什么?
DC/DC 转换器一般由控制芯片,电杆线圈,二极管,三极管,电容构成 。DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器 。DC/DC转换器分为三类:升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器 。根据需求可采用三类控制 。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声 。PFM控制型即使长时间使用,尤其小负载时具有耗电小的优点 。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制,且在重负载时自动转换到PWM控制 。目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中 。
LDO是low dropout voltage regulator的缩写,整流器 。
DC-DC,其实内部是先把DC直流电源转变为交流电电源AC 。通常是一种自激震荡电路,所以外面需要电感等分立元件 。
然后在输出端再通过积分滤波,又回到DC电源 。由于产生AC电源,所以可以很轻松的进行升压跟降压 。两次转换,必然会产生损耗,这就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC效率的问题 。
1.DCtoDC包括boost(升压)、buck(降压)、Boost/buck(升/降压)和反相结构,具有高效率、高输出电流、低静态电流等特点,随着集成度的提高,许多新型DC-DC 转换器的外围电路仅需电感和滤波电容;但该类电源控制器的输出纹波和开关噪声较大、成本相对较高 。
2.LDO:低压差线性稳压器的突出优点是具有的成本,的噪声和的静态电流 。它的外围器件也很少,通常只有一两个旁路电容 。新型LDO可达到以下指标:30μV 输出噪声、60dB PSRR、6μA 静态电流及100mV 的压差 。LDO 线性稳压器能够实现这些特性的主要原因在于内部调整管采用了P 沟道场效应管,而不是通常线性稳压器中的PNP 晶体管 。P 沟道的场效应管不需要基极电流驱动,所以大大降低了器件本身的电源电流;另一方面,在采用PNP 管的结构中,为了防止PNP 晶体管进入饱和状态降低输出能力,必须保证较大的输入输出压差;而P 沟道场效应管的压差大致等于输出电流与其导通电阻的乘积,极小的导通电阻使其压差非常低 。当系统中输入电压和输出电压接近时,LDO 是的选择,可达到很高的效率 。所以在将锂离子电池电压转换为3V 电压的应用中大多选用LDO,尽管电池放电能量的百分之十没有使用,但是LDO 仍然能够在低噪声结构中提供较长的电池寿命 。
什么是 LDO
便携电子设备不管是由交流市电经过整流(或交流适配器)后供电,还是由蓄电池组供电,工作过程中,电源电压都将在很大范围内变化 。比如单体锂离子电池充足电时的电压为4.2V,放完电后的电压为2.3V,变化范围很大 。各种整流器的输出电压不仅受市电电压变化的影响,还受负载变化的影响 。为了保证供电电压稳定不变,几乎所有的电子设备都采用稳压器供电 。小型精密电子设备还要求电源非常干净(无纹波、无噪声),以免影响电子设备正常工作 。为了满足精密电子设备的要求,应在电源的输入端加入线性稳压器,以保证电源电压恒定和实现有源噪声滤波 。
一、LDO的基本原理
低压差线性稳压器(LDO)的基本电路如图1-1所示,该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成 。

【DC/DC和LDO的区别】图1-1 低压差线性稳压器基本电路
取样电压加在比较器A的同相输入端,与加在反相输入端的基准电压Uref相比较,两者的差值经放大器A放大后,控制串联调整管的压降,从而稳定输出电压 。当输出电压Uout降低时,基准电压与取样电压的差值增加,比较放大器输出的驱动电流增加,串联调整管压降减小,从而使输出电压升高 。相反,若输出电压 Uout超过所需要的设定值,比较放大器输出的前驱动电流减小,从而使输出电压降低 。供电过程中,输出电压校正连续进行,调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制 。
应当说明,实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能,比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等,而且串联调整管也可以采用MOSFET 。
二、低压差线性稳压器的主要参数
1.输出电压(Output Voltage)
输出电压是低压差线性稳压器重要的参数,也是电子设备设计者选用稳压器时首先应考虑的参数 。低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型 。固定输出电压稳压器使用比较方便,而且由于输出电压是经过厂家精密调整的,所以稳压器精度很高 。但是其设定的输出电压数值均为常用电压值,不可能满足所有的应用要求,但是外接元件数值的变化将影响稳定精度 。
2.输出电流(Maximum Output Current)
用电设备的功率不同,要求稳压器输出的电流也不相同 。通常,输出电流越大的稳压器成本越高 。为了降低成本,在多只稳压器组成的供电系统中,应根据各部分所需的电流值选择适当的稳压器 。
3.输入输出电压差(Dropout Voltage)
输入输出电压差是低压差线性稳压器重要的参数 。在保证输出电压稳定的条件下,该电压压差越低,线性稳压器的性能就越好 。比如,5.0V的低压差线性稳压器,只要输入5.5V电压,就能使输出电压稳定在5.0V 。
4.接地电流(Ground Pin Current)
接地电路IGND是指串联调整管输出电流为零时,输入电源提供的稳压器工作电流 。该电流有时也称为静态电流,但是采用PNP晶体管作串联调整管元件时,这种习惯叫法是不正确的 。通常较理想的低压差稳压器的接地电流很小 。
5.负载调整率(Load Regulation)
负载调整率可以通过图2-1和式2-1来定义,LDO的负载调整率越小,说明LDO抑制负载干扰的能力越强 。

图2-1 Output Voltage&Output Current

式中
△Vload—负载调整率
Imax—LDO输出电流
Vt—输出电流为Imax时,LDO的输出电压
Vo—输出电流为0.1mA时,LDO的输出电压
△V—负载电流分别为0.1mA和Imax时的输出电压之差
6.线性调整率(Line Regulation)
线性调整率可以通过图2-2和式2-2来定义,LDO的线性调整率越小,输入电压变化对输出电压影响越小,LDO的性能越好 。


△Vline—LDO线性调整率
Vo—LDO名义输出电压
Vmax—LDO输入电压
△V—LDO输入Vo到Vmax'输出电压值和值之差
7.电源抑制比(PSSR)
LDO的输入源往往许多干扰信号存在 。PSRR反映了LDO对于这些干扰信号的抑制能力 。
三、LDO的典型应用
低压差线性稳压器的典型应用如图3-1所示 。图3-1(a)所示电路是一种常见的AC/DC电源,交流电源电压经变压器后,变换成所需要的电压,该电压经整流后变为直流电压 。在该电路中,低压差线性稳压器的作用是:在交流电源电压或负载变化时稳定输出电压,抑制纹波电压,消除电源产生的交流噪声 。
各种蓄电池的工作电压都在一定范围内变化 。为了保证蓄电池组输出恒定电压,通常都应当在电池组输出端接入低压差线性稳压器,如图3-1(b)所示 。低压差线性稳压器的功率较低,因此可以延长蓄电池的使用寿命 。同时,由于低压差线性稳压器的输出电压与输入电压接近,因此在蓄电池接近放电完毕时,仍可保证输出电压稳定 。
众所周知,开关性稳压电源的效率很高,但输出纹波电压较高,噪声较大,电压调整率等性能也较差,特别是对模拟电路供电时,将产生较大的影响 。在开关性稳压器输出端接入低压差线性稳压器,如图2-3(c)所示,就可以实现有源滤波,而且也可大大提高输出电压的稳压精度,同时电源系统的效率也不会明显降低 。
在某些应用中,比如无线电通信设备通常只有一足电池供电,但各部分电路常常采用互相隔离的不同电压,因此必须由多只稳压器供电 。为了节省共电池的电量,通常设备不工作时,都希望低压差线性稳压器工作于睡眠状态 。为此,要求线性稳压器具有使能控制端 。有单组蓄电池供电的多路输出且具有通断控制功能的供电系统如图3-1(d)所示 。

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