LDO

LDO(Low-Dropout Regulator,低压差稳压器),又称低压差线性稳压器、低压降稳压器,是线性直流稳压器(Linear Regulator)的一种,用途同是提供稳定的直流电压电源。相比于一般线性直流稳压器,低压差稳压器能于更小输出输入电压差的情况下工作。

注意,LDO是特指线性稳压器中损耗电压(drop-out voltage)较小的那一类。像经典的LM7805,只有输入电压在7伏以上的时候才能稳定输出5伏,也就是损耗高达2伏,这种线性稳压器就不是LDO。一般现代化的LDO经常有损耗低到0.2、0.3伏的。

常见的LDO器件有很多,比如我们熟悉的1117芯片,它可以把外界的5V输入电压转换成内部其他芯片所需要的3.3V电压。
根据制造厂商不同,前缀也不同,常见的就是AMS公司生产的AMS1117型号芯片,但是目前山寨较多。根据工科男孙老师的评测,TI公司的TLV1117性能最佳,长晶的CJT1117性价比最高,山寨的AMS1117不建议使用。

在使用方面需要注意的一点是,因为钽电容的寄生电阻较大,陶瓷电容的寄生电阻较小,而1117的稳定工作正是需要寄生电阻,所以在电路中,我们的输出滤波电容尽量使用钽电容,而不要使用陶瓷电容(mlcc,Multi-LayerCeramicCapacitor),否则会产生更大的纹波,导致电路的不稳定。另外1117还有一些缺点,比如体积太大,还有静态电流过高,一般在mA级别,不适合低功耗场景。

LDO的缺点:
在高压差、大电流的情况下很容易发烫。LDO内部相当于有个可调电阻来控制输出的电压,多余的电压由内部可调电阻消耗掉,转换效率会比较低

LDO稳压原理

LDO内部电路一般包括:基准电压、分压取样电路、误差放大电路、调整电路四个模块。LDO的原理是通过内部的反馈回路来监测输出电压,当输出电压偏离设定值时,控制回路会调整放大器的工作状态,使输出电压回到设定值附近。因此,LDO可以有效地抑制输入电压和负载变化对输出电压的影响,从而提供稳定的电源。

LDO功耗计算

LDO消耗的功率可以用如下的公式计算,其中 是静态电流,一般来说远小于 ,所以可以忽略,LDO功率就近似等于输入输出电压差与输出电流的乘积。

LDO温升计算

温升计算可以按下面的公式,其中P是LDO消耗的功率, 是LDO的热阻,这个参数可以在LDO的规格书中找到, 是环境温度,有了这三个参数,我们就能计算出LDO工作时的温度。

DCDC

DC/DC,直流-直流变换器,也叫 switching regulator,即开关稳压器,或者叫 开关电源

SMPS:

Switching Mode Power Supply,开关模式电源。根据输入及输出电压形式的不同,包括:
交流-交流(AC/AC)变换器:变频器、变压器
交流-直流(AC/DC)变换器:整流器
直流-交流(DC/AC)变换器:逆变器
直流-直流(DC/DC)变换器:电压变换器、电流变换器

DC/DC按电压等级变换关系分 升压电源降压电源 两类,按输入输出关系分 隔离电源无隔离电源 两类。
例如,降压斩波器(Buck Converter)只能降压不能升压,升压斩波器(Boost Converter) 只能升压不能降压。而降压-升压斩波器(Buck-Boost Converter),则能做到既可以降压又可以升压。

DCDC内部相当于有一个周期性开闭的开关,通过控制开关的时间间隔来控制输出的电压(例如12V转5V的开关电源其PWM高低电平占空比就为5:7),所以发热就会小的多,转换效率也可以达到很高。但由于周期性的开关,所以也会导致输出纹波较大,电源平稳度不太高,而且由于会产生PWM波,其所需要的周边电路也会比LDO器件更加复杂。

LDO DCDC
适合低压差小电流场景 适合高压差大电流场景
纹波小 纹波大
效率低 效率高
发热高 发热低
成本低 成本高
周边电路简单 周边电路复杂
静态功耗低 静态功耗高