LDO与DC-DC

本文详细解析了LDO(低 dropout 稳压器)与DC-DC(直流-直流转换器)的区别,涉及LDO的低压差、简单电路、成本低、快速负载响应等特点,以及DC-DC的多种类型、复杂外围、高效和多电压支持。特别强调了在敏感应用中LDO的高PSRR特性。

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1.请举手回答,LDO和DC-DC有什么不同?
LDO是low dropout regulator的简称,即低压差线性稳压器,这是相对于传统的线性稳压器来说的。

LDO低压差,主要是内部使用PMOS管,普通的线性稳压器使用的是PNP三极管,PMOS是电压驱动,无需电流,大大减少LDO本身消耗的电流;普通的稳压器为了防止PNP三极管进入饱和状态而降低输出能力,所以输入输出压降不能太低,而PMOS管的导通内阻很小,导通压降等于导通内阻乘以输出电流,所以导通压降很低。

DC-DC包括三种类型:BUCK(降压)、BOOST(升压)、BUCK/BOOST(升降压)
一个典型的DC-DC BUCK电路,包括输入输出电容,FREQ频率设置,EN使能管脚,FB反馈电阻,SW上加续流二极管和电感,BST电容,COMP频率补偿等。
在这里插入图片描述
从上面的一些描述中,可以大致得出LDO和DC-DC的区别,请拿小本本记好:
LDO外围器件少,电路简单,成本低;DC-DC外围器件多,电路复杂,成本高;
LDO负载响应快,输出纹波小;DC-DC负载响应比LDO慢,输出纹波大;
LDO效率低,输入输出压差不能太大;DC-DC效率高,输入电压范围宽泛;
LDO只能降压;DC-DC支持降压和升压;
LDO和DC-DC的静态电流都小,根据具体的芯片来看;
LDO输出电流有限,最高可能就几A,且达到最高输出和输入输出电压都有关系;DC-DC输出电流高,功率大;
LDO噪声小;DC-DC开关噪声大,为了提高开关DC-DC的精度,很多应用会在DC-DC后端接LDO
LDO分为可调和固定型;DC-DC一般都是可调型,通过FB反馈电阻调节;

关于DC-DC后面接LDO:LDO有一个参数电源纹波抑制比PSRR,这个参数越大越好,代表抑制输入纹波的能力越强,一般SPEC给出的是1KHz下的值,如:68dB@F=1KHz,LDO的最大的优点之一是它们能够衰减开关模式电源产生的电压纹波所以一般在100K到1MHz之间的PSRR非常重要,这也是为什么我们经常看见DC-DC后面搭配一个LDO使用,敏感的模拟电源AVDD上,如ADC,Camera等,选择高PSRR的LDO;

2.关于LDO的内容,看这一篇就够了
静态电流:英文Quiescent Current,输出电流为0时的输入电流即VOUT空载时输入电流。好的LDO和差的LDO相比较,是在电源纹波抑制比PSRR差不多的时候,静态耗流会更低。
地电流:英文Ground Current,指的是输入电流和输出电流的差值。指的是LDO正常工作状态,在特定的负载下,LDO自身消耗的电流。

3.彻底弄明白LDO
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LDO内部基本都是由4大部件构成,分别是分压取样电路、基准电压、误差放大电路和晶体管调整电路。分压取样电路—通过电阻R1和R2对输出电压进行采集,误差放大电路—将采集的电压输入到比较器反向输入端,与正向输入端的基准电压(也就是期望输出的电压)进行比较,再将比较结果进行放大,晶体管调整电路—把这个放大后的信号输出到晶体管的控制极(也就是PMOS管的栅极或者PNP型三极管的基极),从而这个放大后的信号(电流)就可以控制晶体管的导通电压了,这就是一个负反馈调节回路。晶体管输出电压就是输入电压减去导通电压,因此控制了导通电压就相当于控制了LDO的输出电压了。当输出电压与基准电压相差较大的时候,比较器输出信号变强,从而晶体管压降变小,输出电压变小,从而基准电压与输出电压变得更加接近。

线性调整率:稳压器输入变化对输出的影响,即在负载一定的情况下,输出电压变化量和输入电压变化量之比。线性调整率越小越好。
负载调整率:是指在给定负载变化下的输出电压的变化,这里的负载变化通常是从无负载到满负载。负载调整率越小越好
⑥电源纹波抑制比(PSRR):表示稳压器抑制由输入电压造成的输出电压波动的能力。线性调整率只有在直流电时才需要考虑,但是电源抑制比必须在宽频率范围上考虑。PSRR是一个用来描述输出信号受电源影响的参量,PSRR越大,输出信号受到电源的影响越小。

输入输出电容靠近LDO管脚放置,LDO和电容要使用同一铜层铺地,输入输出电容的地环路要短。
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4.有关DC/DC和LDO 的详细介绍以及两者的对比----之LDO篇
含线性调整率、负载调整率、电源电压抑制比(PSSR)等具体分析,以及datasheet中静态电流实例。

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### LDODC-DC转换器在电源管理IC中的区别 #### 成本考量 对于成本敏感的应用场景,LDO通常具有更简单的外围电路设计,仅需少量外部元件即可实现稳定工作。相比之下,DC-DC转换器由于需要额外的电感和其他组件来支持开关操作,整体方案的成本会更高一些[^4]。 #### 效率对比 当涉及到效率方面时,DC-DC转换器展现出明显优势。特别是在输入电压远高于输出需求的情况下,通过调节占空比改变能量传递过程中的损失程度,使得即使面对较大范围内的输入变化也能够维持较高的工作效率。而LDO则依靠线性调整机制,在处理相同条件下的功率转化任务时会产生更多热量并消耗过多电力资源[^1]。 #### 噪声水平 就电磁干扰(EMI)而言,LDO因其连续传导模式下产生的纹波较小,所以能提供更加纯净平稳直流供电环境;然而采用脉宽调制(PWM)技术工作的DC-DC却不可避免地会在高频切换过程中引发一定程度上的射频辐射以及瞬态波动现象[^2]。 #### 性能特点 从性能角度来看,DC-DC具备更强适应性和灵活性。它不仅限于单纯的降压功能(BUCK),还可以完成升压作业(BOOST),甚至在同一设备内部集成双向变换能力(CUK或SEPIC拓扑结构)[^3]。此外,得益于快速动态响应特性的加持,这类器件能够在负载突变瞬间迅速作出反应,从而保障终端用电装置的安全可靠运行。 ```python def compare_LDO_DCDC(): """ A function to demonstrate the comparison between LDO and DC-DC converters. Returns: dict: Comparison results of different aspects including cost, efficiency, noise level, performance features. """ result = { 'cost': {'LDO': 'Lower due to simpler external circuit', 'DC-DC': 'Higher because additional components are required'}, 'efficiency': {'LDO': 'Lower especially under large voltage difference', 'DC-DC': 'Higher with adjustable duty cycle for energy transfer'}, 'noise_level': {'LDO': 'Less EMI as it operates in continuous conduction mode', 'DC-DC': 'More prone to RF radiation during high-frequency switching'}, 'performance_features': {'LDO': 'Limited mainly by linear regulation mechanism', 'DC-DC': 'Versatile supporting buck/boost conversions'} } return result ```
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