LDO和DC/DC稳压器该选哪个
体积小,寿命长的自动便携式电子设备是未来的发展方向。大部份便携式电子设备都需要高效能的电源管理器件,以便可以控制负载所需的功率。常见的稳压器有LDO (低压差线性稳压器) 和DC/ DC稳压器。
LDO在便携式设备中的使用非常普遍,如智能手机和一些便携式设备的电源管理电路都可能用了不少LDO。这类设备通常需要保持低功耗,因此适合采用一些具有超低静态电流(IQ) 的LDO,并能提供一个稳定的无噪声电压轨,以驱动如微处理器、FPGA 和其他系统板上器件等IC 负载。
DC/DC稳压器是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,通常可以有效输出固定电压。常见的 DC/DC稳压器有三类:升压型DC/DC稳压器、降压型DC/DC稳压器以及升降压型DC/DC稳压器。
- 想了解电源管理元器件的参数资料,可以利用DigiKey的搜索功能,清楚看到有关元器件详细的参数及应用资源,如Analog Devices的ADP150AUJZ-3.0-R7。
虽然LDO 和DC/ DC稳压器各有不同特性,但我们可以尝试从一些电源管理的设计条件出发,作出抉择。
参考条件一:效率
如果输入电压和输出电压很接近,以效率比较,建议选用LDO。
LDO的效率与输入和输出电压之间的差值成正比; 差异越小,设备的效率越高。如Analog Devices ADP150系列的150mA LDO,可以将输入电压2.3V ( VIN) 降压至输出电压1.8V ( VOUT),
使用以下公式可以计算它的效率 (ɳ):
但是如果输入和输出电压之间的差值比较大,建议使用DC/ DC稳压器。这是因为:
- LDO的输入电流基本上是接近输出电流的,如果压降差值太大,耗在LDO上能量太大,效率反而不高。
- DC/DC稳压器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。
参考条件二:输出电压
请留意设计的输出电压,DC/DC 稳压器有不同类型,支持不同设计电路,如升压、降压、升降压等输出。可是LDO只能提供降压转换。在要求VO电压高于VIN电压,或需要来自正VIN电压的负VO电压的应用中,LDO显然并不适用。
参考条件三:电源噪声
随着芯片集成度的提高,许多新型DC/DC稳压器仅需要几个外接电感器和滤波电容器。但是,相比LDO,这类电源控制器的输出脉动和开关噪声较大、成本相对较高。我们也可以从芯片的PSRR数值来估算输出信号受到多少外來信号影响。
此外,对于噪声敏感的应用,例如通信和无线电设备,电源噪声小非常关键。LDO具有非常低的输出电压纹波,因为LDO的设计不需要经常打开和关闭,而且一般都具有非常高的带宽,因此几乎没有EMI问题。 一些特殊的LDO,如Analog Devices 的LT1761LDO系列的输出具有较低噪声电压 ( 20μVRMS),而大部分DC/DC稳压器几乎不可能达到这种低噪声水平。即使使用非常低的ESR电容,SMPS通常也具有mV的输出纹波。
Analog Devices的LT1761 LDO
参考条件四:占板面积
通常LDO所需要的外围的元器件很少,比较简单。如以下Analog Devices 的LT3033LDO,占用电路板的面积相对比较小。
Analog Device LT3033 的 LDO
DC/DC稳压器一般由控制芯片、电感线圈、二极管、三极管、电容构成,有的更需要MOSFET,特别是Boost电路。以下是Analog Devices 的LT3751 DC/DC稳压器的外围线路。
Analog Device LT3751 的DC/DC稳压器
此外,DC/DC稳压器在设计上也需要考虑电感的最大工作电流、电容的ESR等。所以从外围器件的选择来说,DC/DC稳压器比LDO复杂,整个电路系统占用电路板的面积也相对较多。
总之,设计中选择LDO还是DC/ DC稳压器比较适合,必须根据实际的电源应用及设计的需要来决定。
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