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ldo與dcdc區(qū)別、原理及應用詳解
來源: | 作者:id201804080012 | 發(fā)布時間: 2018-07-18 | 1443 次瀏覽 | 分享到:

LDO:LOW DROPOUT VOLTAGE LDO,低壓差線性穩(wěn)壓器,為線性的穩(wěn)壓器,僅能使用在降壓應用中。也就是輸出電壓必需小于輸入電壓。

優(yōu)點:穩(wěn)定性好,負載響應快。輸出紋波小。

缺點:效率低,輸入輸出的電壓差不能太大。負載不能太大,目前最大的LDO為5A(但要保證5A的輸出還有很多的限制條件)

DC/DC:直流電壓轉(zhuǎn)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(guān)電源。

具有很多種拓樸結(jié)構(gòu),如BUCK,BOOST,等。

優(yōu)點:效率高,輸入電壓范圍較寬。

缺點:負載響應比LDO差,輸出紋波比LDO大。

DC/DC和LDO的區(qū)別是什么?

DC/DC轉(zhuǎn)換器一般由控制芯片,電桿線圈,二極管,三極管,電容構(gòu)成。DC/DC轉(zhuǎn)換器為轉(zhuǎn)變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器分為三類:升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器、降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器以及升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)需求可采用三類控制。PWM控制型效率高并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(yōu)點。PWM/PFM轉(zhuǎn)換型小負載時實行PFM控制,且在重負載時自動轉(zhuǎn)換到PWM控制。目前DC-DC轉(zhuǎn)換器廣泛應用于手機、MP3、數(shù)碼相機、便攜式媒體播放器等產(chǎn)品中。

DC-DC,(簡述原理)

其實內(nèi)部是先把DC直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟婋娫碅C。通常是一種自激震蕩電路,所以外面需要電感等分立元件。

然后在輸出端再通過積分濾波,又回到DC電源。由于產(chǎn)生AC電源,所以可以很輕松的進行升壓跟降壓。兩次轉(zhuǎn)換,必然會產(chǎn)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。

對比:

1、DCtoDC包括boost(升壓)、buck(降壓)、Boost/buck(升/降壓)和反相結(jié)構(gòu),具有高效率、高輸出電流、低靜態(tài)電流等特點,隨著集成度的提高,許多新型DC-DC轉(zhuǎn)換器的外圍電路僅需電感和濾波電容;但該類電源控制器的輸出紋波和開關(guān)噪聲較大、成本相對較高。

2、LDO:低壓差線性穩(wěn)壓器的突出優(yōu)點是具有最低的成本,最低的噪聲和最低的靜態(tài)電流。它的外圍器件也很少,通常只有一兩個旁路電容。新型LDO可達到以下指標:30μV輸出噪聲、60dBPSRR、6μA靜態(tài)電流及100mV的壓差。

LDO簡述原理:

線性穩(wěn)壓器能夠?qū)崿F(xiàn)這些特性的主要原因在于內(nèi)部調(diào)整管采用了P溝道場效應管,而不是通常線性穩(wěn)壓器中的PNP晶體管。P溝道的場效應管不需要基極電流驅(qū)動,所以大大降低了器件本身的電源電流;另一方面,在采用PNP管的結(jié)構(gòu)中,為了防止PNP晶體管進入飽和狀態(tài)降低輸出能力,必須保證較大的輸入輸出壓差;而P溝道場效應管的壓差大致等于輸出電流與其導通電阻的乘積,極小的導通電阻使其壓差非常低。當系統(tǒng)中輸入電壓和輸出電壓接近時,LDO是最好的選擇,可達到很高的效率。所以在將鋰離子電池電壓轉(zhuǎn)換為3V電壓的應用中大多選用LDO,盡管電池最后放電能量的百分之十沒有使用,但是LDO仍然能夠在低噪聲結(jié)構(gòu)中提供較長的電池壽命。

便攜電子設備不管是由交流市電經(jīng)過整流(或交流適配器)后供電,還是由蓄電池組供電,工作過程中,電源電壓都將在很大范圍內(nèi)變化。比如單體鋰離子電池充足電時的電壓為4.2V,放完電后的電壓為2.3V,變化范圍很大。各種整流器的輸出電壓不僅受市電電壓變化的影響,還受負載變化的影響。為了保證供電電壓穩(wěn)定不變,幾乎所有的電子設備都采用穩(wěn)壓器供電。小型精密電子設備還要求電源非常干凈(無紋波、無噪聲),以免影響電子設備正常工作。為了滿足精密電子設備的要求,應在電源的輸入端加入線性穩(wěn)壓器,以保證電源電壓恒定和實現(xiàn)有源噪聲濾波。

一、LDO的基本原理

低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的基本電路如圖1-1所示,該電路由串聯(lián)調(diào)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。

 

1-1低壓差線性穩(wěn)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(jīng)放大器A放大后.Uout=(U+-U-)*A注A為比較放大器的倍數(shù),)控制串聯(lián)調(diào)整管的壓降,從而穩(wěn)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(qū)動電流增加,串聯(lián)調(diào)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(qū)動電流減小,從而使輸出電壓降低。供電過程中,輸出電壓校正連續(xù)進行,調(diào)整時間只受比較放大器和輸出晶體管回路反應速度的限制。

應當說明,實際的線性穩(wěn)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(guān)斷、過熱關(guān)斷、反接保護等,而且串聯(lián)調(diào)整管也可以采用MOSFET。

解決方案

Solution