电源篇 - 降压电路LDO

本文介绍了LDO降压电路的工作原理、拓扑结构,包括其线性稳压特性,适合的场景及限制,并提供了选型依据和实际项目中的应用示例。还涉及到LDO在散热、封装、成本等方面的考虑,强调了理解LDO在电路设计中的重要性。

感谢阅读本文,在接下来很长的一段时间里,我将陆续分享项目实战经验。从电源、单片机、晶体管、驱动电路、显示电路、有线通讯、无线通信、传感器、原理图设计、PCB设计、软件设计、上位机等,给新手综合学习的平台,给老司机交流的平台。所有文章来源于项目实战,属于原创。

一、拓扑结构
在这里插入图片描述
1、LDO拓扑如上图,要想掌握LDO,必须理解拓扑结构,几乎所有LDO都是基于此拓扑结构。
2、由拓扑可知,LDO属于线性电源,通过控制开关管的导通程度实现稳压,输出纹波小,无开关噪声;
3、线性电源,输出电流等于输入电流,发热功率=电压差电流,转换效率=Vo/Vi;
4、LDO不适合电压差过大的场合,比如输入24V,输出3.3V,如果电流20mA,发热功率=20.7V
20mA=0.54W,效率只有13.75%;
5、LDO不适合电流大的场合,电流大,发热功率相对较大,同时,压差大,可能导致电压下拉,具体看datasheet的电压降,比如1V/1A(电流1A时,压降最少1V,此时,如果输入电压4V,输出最大只能3V);
6、根据经验,SOT-23封装,发热功率不超过0.3W;SOT-89,发热功率不超过0.5W;
7、如果发热功率过大,可以考虑使用BUCK降压电路,必须使用LDO的话,可以串联电阻,分担一部分功耗,但需要注意LDO电压降必须满足要求。

二、选型
1、选型依据:输入与输出电压,输出电流,静态电流,发热功率,封装,成本等;
2、品牌很多,像TI、合泰、南京微盟、UTC等,可以上立创商城查找。
3、项目实战以78L05、ME6211C33M5G、HT7333-3为例,其它型号,设计方法大同小异。

三、项目实战
1、原理图设计
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说明:78L05,低成本。最大支持100mA稳定电流输出,电压降必须大于2V,也就是说,输入电压必须大于7V,串联的电阻,用于分担78L05的发热功率。
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说明:ME6211C33M5G,低压差(210mV/200mA),最大支持500mA稳定电流输出,输入电压不超过6V。
在这里插入图片描述
说明:HT7333-3,静态电流只有1uA,适合待机低功耗的产品,最大支持250mA稳定电流输出,输入电压支持30V,。

2、PCB设计
在这里插入图片描述
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设计要点:
1、输入与输出电容靠近IC即可;
2、注意封装的引脚顺序。

3、调试
LDO调试比较简单,设计时把握要点,成功率100%。

四、小结
LDO是电路设计最常用的电路之一,需要我们理解拓扑结构,设计要点,设计原理图与PCB时,才能得心应手。
LDO涉及的知识点很多,本文只是简要的介绍了下,仅仅起到抛砖引玉的作用,日后设计过程中,需要不断的总结经验,沟通交流,以达到真正的理解,灵活运用。

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作者:刘杰,软硬件技术10年,全职提供技术开发与技术服务、生产支持等。

### DC-DC转换器与LDO稳压器的区别 DC-DC转换器和LDO(低压差线性稳压器)是两种常见的电源管理器件,它们在工作原理、效率、输出纹波、电压范围以及应用场景等方面存在显著差异。 DC-DC转换器是一种开关稳压器,通过电感、电容等元件实现能量的存储和释放,从而完成电压的升降压转换[^1]。其核心优势在于高效率和低功耗,尤其适合需要高效率和大电流输出的应用场景。例如,Kinetis L系列单片机集成了多个DC-DC转换器,用于满足不同电源域的需求。由于采用了开关调节方式,DC-DC转换器能够处理较宽的输入电压范围,并且可以实现升压或降压功能[^2]。然而,这种开关操作也会带来较大的输出纹波和电磁干扰(EMI),因此在对噪声敏感的应用中可能不是最佳选择[^2]。 相比之下,LDO稳压器采用线性调节方式,通过调整晶体管的导通程度来维持输出电压的稳定。这种方式使得LDO具有更低的输出纹波和更小的噪声,非常适合对电压稳定性要求高、但功率需求不大的场合。LDO的优势在于其简单的设计和出色的动态响应性能,但由于其工作原理决定了它只能降压,且效率较低,尤其是在输入输出电压差较大时,会产生较多的热量[^2]。 ### 各自应用场景 - **DC-DC转换器**:适用于需要高效能转换、大电流输出以及宽输入电压范围的应用。例如,在电池供电设备中,为了延长电池寿命,通常会选择使用DC-DC转换器来提高能效。此外,当系统需要同时支持多种电压轨供电时,DC-DC转换器也是优选方案之一[^3]。 - **LDO稳压器**:适用于那些对输出电压精度和噪声水平有严格要求的情况,比如模拟信号处理电路、射频模块等精密电子设备中的供电部分。LDO还常被用来作为DC-DC转换器之后的后级滤波器,以进一步降低由开关动作引起的纹波和噪声。 综上所述,选择DC-DC转换器还是LDO取决于具体应用的需求,包括但不限于效率、输出质量、成本以及空间限制等因素。 ```c // 示例代码:一个简单的DC-DC转换器控制逻辑伪代码 void dcdc_control(int target_voltage) { int current_voltage = read_voltage(); if (current_voltage < target_voltage) { increase_output(); } else if (current_voltage > target_voltage) { decrease_output(); } } ``` ```c // 示例代码:一个简单的LDO稳压器控制逻辑伪代码 void ldo_control(int reference_voltage) { int feedback_voltage = get_feedback_voltage(); adjust_transistor(feedback_voltage - reference_voltage); } ```
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