LDO線性穩(wěn)壓器與DC-DC轉換器的差異 | |||||
DC-DC轉換的意思是直流變(到)直流(不同直流電源適配器值的轉換),只要符合這種轉換的轉換器都可以叫DC-DC轉換器,包括LDO線性穩(wěn)壓器。但是一般的說法是把直流變(到)直流由開關方式實現(xiàn)的器件(電路)叫DC-DC轉換器。 LDO是低壓降(低壓差)的意思,低壓降(LDO)線性穩(wěn)壓器的成本低、噪聲低、靜態(tài)電流小,這些是它的突出優(yōu)點。它需要的外接元件也很少,通常只需要一兩個旁路電容。一些LDO線性穩(wěn)壓器可達到以下指標:輸出噪聲RMS值小于20μV,PSRR>60dB,靜態(tài)電流<10μA,電壓降只有55mV。LDO線性穩(wěn)壓器的性能之所以能夠達到這個水平,主要原因在于其中的調整管是使用P溝道MOSFET,而普通的線性穩(wěn)壓器是使用PNP晶體管。P溝道MOSFET是電壓驅動的,不需要電流,所以大大降低了器件本身消耗的電流;另一方面,采用PNP晶體管的電路中,為了防止PNP晶體管進入飽和狀態(tài)而降低輸出能力,輸入和輸出之間的電壓降不可以太低;而P溝道MOSFET上的電壓降大致等于輸出電流與導通電阻的乘積。由于MOSFET的導通電阻很小,因而它上面的電壓降非常低。 如果輸入電壓和輸出電壓很接近,最好是選用LDO線性穩(wěn)壓器,可達到很高的效率。例如,在把鋰離子電池電壓轉換為3V輸出電壓的應用中大多選用LDO線性穩(wěn)壓器。雖說電池的能量最后有10%沒有被使用,LDO線性穩(wěn)壓器仍然能夠保證電池的工作時間較長,同時噪聲較低。 如果輸入電壓和輸出電壓不是很接近,就要考慮用開關型的DC-DC轉換器了。因為從上面的原理可以知道,LDO線性穩(wěn)壓器的輸入電流基本上是等于輸出電流的,如果壓降太大,耗在LDO線性穩(wěn)壓器上能量太大,效率不高。 DC-DC轉換器包括升壓、降壓、升/降壓和反相等電路結構形式。DC-DC轉換器的優(yōu)點是效率高,可以輸出大電流,靜態(tài)電流小。隨著集成度的提高,許多新型DC-DC轉換器僅需要幾只外接電感器和濾波電容器。但是,這類電源適配器控制器的輸出脈動和開關噪聲較大,成本相對較高。 近幾年來,隨著半導體技術的發(fā)展,表面貼裝的電感器、電容器以及高集成度的電源適配器控制芯片的成本不斷降低,體積越來越小。由于出現(xiàn)了導通電阻很小的MOSFET,可以輸出很大功率,因而不需要外部的大功率FET。例如對于3V的輸入電壓,利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的輸出。其次,對于中小功率的應用,可以使用成本低小型封裝。另外,如果開關頻率提高到1MHz,還能夠降低成本,可以使用尺寸較小的電感器和電容器。有些新器件還增加許多新功能,如軟啟動、限流、PFM或者PWM方式選擇等。 總的來說,升壓是一定要選DC-DC轉換器,降壓是選擇DC-DC轉換器還是LDO線性穩(wěn)壓器,要在成本、效率、噪聲和性能上進行比較。 LDO線性穩(wěn)壓器與DC-DC轉換器比較如下: (1)從效率上說,DC-DC轉換器的效率普遍要遠高于LDO線性穩(wěn)壓器,這是其工作原理決定的。 (2)DC-DC轉換器有Boost、Buck、Boost-Buck等型,而LDO線性穩(wěn)壓器只有降壓型。 (3)DC-DC轉換器因為其開關頻率的原因導致其電源適配器噪聲很大,遠比LDO線性穩(wěn)壓器大得多,大家可以關注PSRR這個參數(shù)。所以當考慮到比較敏感的模擬電路時候,有可能就為保證電源適配器的純凈,要犧牲功率效率,而選擇LDO線性穩(wěn)壓器。 (4)通常LDO線性穩(wěn)壓器所需要的外圍器件簡單,占面積?。欢鳧C-DC轉換器一般都會要求電感、二極管、大電容,有的還會要MOSFET,特別是Boost電路,需要考慮電感的最大工作電流、二極管的反向恢復時間、大電容的ESR等,所以從外圍器件的選擇來說比LDO線性穩(wěn)壓器復雜,而且所占面積也相應地會大很多。 現(xiàn)代電子產(chǎn)品通常是一個模數(shù)混合系統(tǒng),模擬電路是其不可缺少的部分。數(shù)字電路通??梢圆捎瞄_關電源適配器供電。模擬電路可以與數(shù)字電路共用一個電源適配器,但模擬電路如果直接采用開關電源適配器供電,特別是模擬前端小信號檢測和放大電路,開關穩(wěn)壓器輸出的噪聲電壓,將會對模擬電路造成不能容忍的干擾。模擬電路需要采用單獨供電,需要為模數(shù)混合系統(tǒng)中的模擬電路設計一個供電電路。 在測試與測量、醫(yī)療設備、通信設備、基站等噪聲敏感型應用中,為保持信號精確度和完整性而言,要求一種內(nèi)部噪聲低且能夠抑制電源適配器噪聲的電源適配器。低噪聲電源適配器用于驅動信號鏈,包括模擬前端、放大器、數(shù)據(jù)轉換器、時鐘、抖動消除器、PLL及眾多其他器件。 低噪聲電源適配器解決方案設計過程中需要考慮一些標準和參數(shù),包括選擇線性穩(wěn)壓器所需的一些重要規(guī)范。
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| 發(fā)布時間:2019.06.18 來源:電源適配器廠家 |
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