LDO线性稳压器与DC-DC转换器的差异

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LDO线性稳压器与DC-DC转换器的差异

DC-DC转换的意思是直流变（到）直流（不同直流电源适配器值的转换），只要符合这种转换的转换器都可以叫DC-DC转换器，包括LDO线性稳压器。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（电路）叫DC-DC转换器。
LDO是低压降（低压差）的意思，低压降（LDO）线性稳压器的成本低、噪声低、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。一些LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声RMS值小于20μV，PSRR>60dB，静态电流<10μA，电压降只有55mV。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使用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。由于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线性稳压器，可达到很高的效率。例如，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线性稳压器。虽说电池的能量最后有10%没有被使用，LDO线性稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长，同时噪声较低。
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DC-DC转换器了。因为从上面的原理可以知道，LDO线性稳压器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线性稳压器上能量太大，效率不高。
DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路结构形式。DC-DC转换器的优点是效率高，可以输出大电流，静态电流小。随着集成度的提高，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，这类电源适配器控制器的输出脉动和开关噪声较大，成本相对较高。
近几年来，随着半导体技术的发展，表面贴装的电感器、电容器以及高集成度的电源适配器控制芯片的成本不断降低，体积越来越小。由于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DC-DC转换器，降压是选择DC-DC转换器还是LDO线性稳压器，要在成本、效率、噪声和性能上进行比较。
LDO线性稳压器与DC-DC转换器比较如下：
（1）从效率上说，DC-DC转换器的效率普遍要远高于LDO线性稳压器，这是其工作原理决定的。
（2）DC-DC转换器有Boost、Buck、Boost-Buck等型，而LDO线性稳压器只有降压型。
（3）DC-DC转换器因为其开关频率的原因导致其电源适配器噪声很大，远比LDO线性稳压器大得多，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，有可能就为保证电源适配器的纯净，要牺牲功率效率，而选择LDO线性稳压器。
（4）通常LDO线性稳压器所需要的外围器件简单，占面积小；而DC-DC转换器一般都会要求电感、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，所以从外围器件的选择来说比LDO线性稳压器复杂，而且所占面积也相应地会大很多。
现代电子产品通常是一个模数混合系统，模拟电路是其不可缺少的部分。数字电路通常可以采用开关电源适配器供电。模拟电路可以与数字电路共用一个电源适配器，但模拟电路如果直接采用开关电源适配器供电，特别是模拟前端小信号检测和放大电路，开关稳压器输出的噪声电压，将会对模拟电路造成不能容忍的干扰。模拟电路需要采用单独供电，需要为模数混合系统中的模拟电路设计一个供电电路。
在测试与测量、医疗设备、通信设备、基站等噪声敏感型应用中，为保持信号精确度和完整性而言，要求一种内部噪声低且能够抑制电源适配器噪声的电源适配器。低噪声电源适配器用于驱动信号链，包括模拟前端、放大器、数据转换器、时钟、抖动消除器、PLL及众多其他器件。
低噪声电源适配器解决方案设计过程中需要考虑一些标准和参数，包括选择线性稳压器所需的一些重要规范。

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| 发布时间：2019.06.18 来源：电源适配器厂家

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