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什么是DCDC

DC-DC指直流轉直流電源（Direct Current）。是一種在直流電路中將一個電壓值的電能變為另一個電壓值的電能的裝置。如，通過一個轉換器能將一個直流電壓（5.0V）轉換成其他的直流電壓（1.5V或12.0V），我們稱這個轉換器為DC-DC轉換器，或稱之為開關電源或開關調整器。

常見的DCDC電路有buck、boost、buck-boost、Charge pump分別是降壓、升壓、降壓升壓、降壓電路

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DC-DC簡述原理：

其實內部是先把DC直流電源轉變為交流電電源AC。通常是一種自激震蕩電路，所以外面需要電感等分立元件。

然后在輸出端再通過積分濾波，又回到DC電源。由于產生AC電源，所以可以很輕松的進行升壓跟降壓。兩次轉換，必然會產生損耗，這就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC效率的問題。

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調制方式

1: PFM（脈沖頻率調制方式）

開關脈沖寬度一定，通過改變脈沖輸出的頻率，使輸出電壓達到穩定。PFM控制型即使長時間使用，尤其小負載時具有耗電小的優點。

2: PWM（脈沖寬度調制方式）

開關脈沖的頻率一定，通過改變脈沖輸出寬度，使輸出電壓達到穩定。PWM控制型效率高并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。

通常情況下，采用PFM和PWM這兩種不同調制方式的DC-DC轉換器的性能不同點如下：

PWM的頻率，PFM的占空比的選擇方法。PWM/PFM轉換型小負載時實行PFM控制，且在重負載時自動轉換到PWM控制。

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架構分類

1.Buck電路工作原理

當開關導通時：輸入電壓Vin加到LC濾波器的輸入端，二極管D反向截止，虛線所示回路導通。電感上的電流以固定斜率線性上升，電感儲能。

當開關關斷時：由于電感上的電流不能突變，電感中存儲的能量向負載釋放,電感電流通過二極管續流 ，在這個階段，電流波形是一條斜率為負的斜線。

2.Boost電路工作原理

升壓(Boost)斬波電路的工作原理：假定那個開關（三極管或者mos管）已經斷開了很長時間，所有的元件都處于理想狀態，電容電壓等于輸入電壓。

在充電過程中，開關閉合（三極管導通），等效電路如下圖，開關（三極管）處用導線代替。這時，輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電流以一定的比率線性增加，這個比率跟電感大小有關。隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量。

放電過程如下圖，這是當開關斷開（三極管截止）時的等效電路。當開關斷開（三極管截止）時，由于電感的電流保持特性，流經電感的電流不會馬上變為0，而是緩慢的由充電完畢時的值變為0。而原來的電路已斷開，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電，電容兩端電壓升高，此時電壓已經高于輸入電壓了。升壓完畢。

說起來升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時，電感吸收能量，放電時電感放出能量。如果電容量足夠大，那么在輸出端就可以在放電過程中保持一個持續的電流。如果這個通斷的過程不斷重復。就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。

3.BUCK-BOOST電路工作原理

BUCK-BOOST電路是一種常用的DC/DC變換電路，其輸出電壓既可低于也可高于輸入電壓，但輸出電壓的極性與輸入電壓相反。

當功率管Q1閉合時，電流的流向見圖2左側圖。輸入端，電感L1直接接到電源兩端，此時電感電流逐漸上升。導通瞬態時di/dt很大，故此過程中主要由輸入電容CIN供電。輸出端，COUT依靠自身的放電為RL提供能量。

當功率管Q1關斷時，電流的流向見圖2右側圖。輸入端VIN給輸入電容充電。輸出端，由于電感的電流不能突變，電感通過續流管D1給輸出電容COUT及負載RL供電。

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什么是LDO

LDO 是一種線性穩壓器，使用在其飽和區域內運行的晶體管或場效應管（FET），從應用的輸入電壓中減去超額的電壓，產生經過調節的輸出電壓。所謂壓降電壓，是指穩壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。（常見的LDO芯片7805，1117）

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LDO簡述原理：

大致的工作原理就是：參考電壓Vref和反饋電壓FB（VOUT通過兩個電阻分壓）分別接在誤差放大器的反向和正向端，然后輸出誤差量，再通過MOS drive調整輸出電壓大小，達到輸出穩定。當輸出電壓增大時，FB增大，放大器輸出電壓增加，PMOS管的G極電壓增大，Usg減小，PMOS的輸出電流和電壓較小，形成了一個負反饋系統。

LDO電源基本由三大模塊組成：調整電路模塊、反饋電路模塊、誤差放大模塊

反饋模塊：經R1上的分壓對LDO輸出電壓進行采集；R1與R2電阻誤差為1%；

誤差放大模塊：將采集到的電壓信號輸入到比較器的反向端與正向端電壓（實際想穩壓輸出的電壓）進行比較，再將比較結果進行放大；有的LDO內部為節省器件面積，沒有對Vref進行濾波處理，在這種請況下就需要在Vref引腳上10微法電容保證其低噪聲和低紋波的輸入；

調整模塊：比較器輸出的放大信號輸入到MOS管的門級，使MOS管調整自身的導通壓降，從而實現對輸出的電壓進行調整；其內部MOS管工作線性區。

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架構分類

1.PMOS LDO

常見的LDO是由P管構成的，由于LDO效率比較低，因此一般不會走大電流。

2.NMOS LDO

針對某些大電流低壓差需求的場合，NMOS LDO應運而生。

3.傳統PNP LDO

正輸出電壓的LDO（低壓降）穩壓器通常使用功率晶體管（也稱為傳遞設備）作為 PNP。這種晶體管允許飽和，所以穩壓器可以有一個非常低的壓降電壓，通常為 200mV 左右。

4.傳統NPN LDO

使用 NPN 復合電源晶體管的傳統線性穩壓器的壓降為 2V 左右。負輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設備，其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設備類似。

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LDO和DCDC各自的優缺點

LDO外圍器件少，電路簡單，成本低，通常只需要一兩個旁路電容；

DC-DC外圍器件多，電路復雜，成本高；

LDO負載響應快，輸出紋波小；

DC-DC負載響應比LDO慢，輸出紋波大；

LDO效率低，輸入輸出壓差不能太大；

DC-DC效率高，輸入電壓范圍寬泛；

LDO只能降壓；

DC-DC支持降壓和升壓；

LDO和DC-DC的靜態電流都小，根據具體的芯片來看；

LDO輸出電流有限，最高可能就幾A，且達到最高輸出和輸入輸出電壓都有關系；

DC-DC輸出電流高，功率大；

LDO噪聲小；

DC-DC開關噪聲大，為了提高開關DC-DC的精度，很多應用會在DC-DC后端接LDO；

LDO分為可調和固定型；

DC-DC一般都是可調型，通過FB反饋電阻調節；

審核編輯：劉清