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電源芯片選擇什么好?什么是 LDO(低壓降)穩(wěn)壓器?

0BFC_eet_china ? 來(lái)源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-06-25 08:27 ? 次閱讀

這個(gè)取決于你的應(yīng)用場(chǎng)合。比如用在升壓場(chǎng)合,當(dāng)然只能用DC/DC,因?yàn)?a target="_blank">LDO是壓降型,不能升壓。另外看下各自的主要特點(diǎn):DC/DC:效率高,噪聲大;LDO:噪聲低,靜態(tài)電流小;

所以如果是用在壓降比較大的情況下,選擇DC/DC,因?yàn)槠湫矢撸鳯DO會(huì)因?yàn)閴航荡蠖陨頁(yè)p耗很大部分效率;

如果壓降比較小,選擇LDO,因?yàn)槠湓肼暤停?a target="_blank">電源干凈,而且外圍電路簡(jiǎn)單,成本低。LDO是low dropout regulator,意為低壓差線性穩(wěn)壓器,是相對(duì)于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來(lái)說(shuō)的。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器,如78xx系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓高出2v~3V以上,否則就不能正常工作。但是在一些情況下,這樣的條件顯然是太苛刻了,如5v轉(zhuǎn)3.3v,輸入與輸出的壓差只有1.7v,顯然是不滿足條件的。針對(duì)這種情況,才有了LDO類的電源轉(zhuǎn)換芯片。LDO線性降壓芯片:原理相當(dāng)于一個(gè)電阻分壓來(lái)實(shí)現(xiàn)降壓,能量損耗大,降下的電壓轉(zhuǎn)化成了熱量,降壓的壓差和負(fù)載電流越大,芯片發(fā)熱越明顯。這類芯片的封裝比較大,便于散熱。

LDO線性降壓芯片如:2596,L78系列等。DC/DC降壓芯片:在降壓過(guò)程中能量損耗比較小,芯片發(fā)熱不明顯。芯片封裝比較小,能實(shí)現(xiàn)PWM數(shù)字控制。DC/DC降壓芯片如:TPS5430/31,TPS75003,MAX1599/61,TPS61040/41關(guān)于LDO電源以前經(jīng)常看見(jiàn),說(shuō)什么芯片是LDO的,以為是某一公司的名號(hào)。現(xiàn)在才知道,LDO是low dropout regulator,意為低壓差線性穩(wěn)壓器,是相對(duì)于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來(lái)說(shuō)的。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器,如78xx系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓高出2v~3V以上,否則就不能正常工作。但是在一些情況下,這樣的條件顯然是太苛刻了,如5v轉(zhuǎn)3.3v,輸入與輸出的壓差只有1.7v,顯然是不滿足條件的。針對(duì)這種情況,才有了LDO類的電源轉(zhuǎn)換芯片。生產(chǎn)LDO芯片的公司很多,常見(jiàn)的有ALPHA, Linear(LT), Micrel, National semiconductor,TI等。

什么是 LDO(低壓降)穩(wěn)壓器?

LDO 是一種線性穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器使用在其線性區(qū)域內(nèi)運(yùn)行的晶體管或 FET,從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓,產(chǎn)生經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的輸出電壓。所謂壓降電壓,是指穩(wěn)壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內(nèi)所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的LDO(低壓降)穩(wěn)壓器通常使用功率晶體管(也稱為傳遞設(shè)備)作為 PNP。這種晶體管允許飽和,所以穩(wěn)壓器可以有一個(gè)非常低的壓降電壓,通常為 200mV 左右;與之相比,使用 NPN 復(fù)合電源晶體管的傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器的壓降為 2V 左右。負(fù)輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設(shè)備,其運(yùn)行模式與正輸出 LDO 的 PNP設(shè)備類似。

更新的發(fā)展使用 CMOS 功率晶體管,它能夠提供最低的壓降電壓。使用 CMOS,通過(guò)穩(wěn)壓器的唯一電壓壓降是電源設(shè)備負(fù)載電流的 ON 電阻造成的。如果負(fù)載較小,這種方式產(chǎn)生的壓降只有幾十毫伏。LDO VS DCDCDCDC的意思是直流變(到)直流(不同直流電源值的轉(zhuǎn)換),只要符合這個(gè)定義都可以叫DCDC轉(zhuǎn)換器,包括LDO。但是一般的說(shuō)法是把直流變(到)直流由開(kāi)關(guān)方式實(shí)現(xiàn)的器件叫DCDC。

LDO是低壓降的意思,這有一段說(shuō)明:低壓降(LDO)線性穩(wěn)壓器的成本低,噪音低,靜態(tài)電流小,這些是它的突出優(yōu)點(diǎn)。它需要的外接元件也很少,通常只需要一兩個(gè)旁路電容。新的LDO線性穩(wěn)壓器可達(dá)到以下指標(biāo):輸出噪聲30μV,PSRR為60dB,靜態(tài)電流6μA,電壓降只有100mV。LDO線性穩(wěn)壓器的性能之所以能夠達(dá)到這個(gè)水平,主要原因在于其中的調(diào)整管是用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(qū)動(dòng)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(jìn)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(dǎo)通電阻的乘積。由於MOSFET的導(dǎo)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穩(wěn)壓器,可達(dá)到很高的效率。所以,在把鋰離子電池電壓轉(zhuǎn)換為3V輸出電壓的應(yīng)用中大多選用LDO穩(wěn)壓器。雖說(shuō)電池的能量最後有百分之十是沒(méi)有使用,LDO穩(wěn)壓器仍然能夠保證電池的工作時(shí)間較長(zhǎng),同時(shí)噪音較低。如果輸入電壓和輸出電壓不是很接近,就要考慮用開(kāi)關(guān)型的DCDC了,應(yīng)為從上面的原理可以知道,LDO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上能量太大,效率不高。

DC-DC轉(zhuǎn)換器包括升壓、降壓、升/降壓和反相等電路。DC-DC轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)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(zhuǎn)換器僅需要幾只外接電感器和濾波電容器。但是,這類電源控制器的輸出脈動(dòng)和開(kāi)關(guān)噪音較大、成本相對(duì)較高。

近幾年來(lái),隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,表面貼裝的電感器、電容器、以及高集成度的電源控制芯片的成本不斷降低,體積越來(lái)越小。由於出現(xiàn)了導(dǎo)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(duì)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(duì)于中小功率的應(yīng)用,可以使用成本低小型封裝。另外,如果開(kāi)關(guān)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(dòng)、限流、PFM或者PWM方式選擇等。

總的來(lái)說(shuō),升壓是一定要選DCDC的,降壓,是選擇DCDC還是LDO,要在成本,效率,噪聲和性能上比較。LDO體積小,干擾較小,當(dāng)輸入與輸出電壓差較大的化,轉(zhuǎn)換效率低。DC-DC好處就是轉(zhuǎn)換效率高,可以大電流,但輸出干擾較大,體積也相對(duì)較大。LDO一般是指線性的穩(wěn)壓器--Low Drop Out, 而DC/DC則是線性式和開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器的總稱.如果你的輸出電流不是很大(如3A以內(nèi)), 而且輸入輸出壓差也不大(如3.3V轉(zhuǎn)2.5V等)就可以使用LDO的穩(wěn)壓器(優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓的ripple很小). 否則最好用開(kāi)關(guān)式的穩(wěn)壓器, 如果是升壓, 也只能用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器(如果ripple控制不好,容易影響系統(tǒng)工作).LDO的選擇

當(dāng)所設(shè)計(jì)的電路對(duì)分路電源有以下要求:1、高的噪音和紋波抑制;2、占用PCB板面積小,如手機(jī)等手持電子產(chǎn)品;3、電路電源不允許使用電感器,如手機(jī);4、電源需要具有瞬時(shí)校準(zhǔn)和輸出狀態(tài)自檢功能;5、要求穩(wěn)壓器低壓降,自身功耗低;6、要求線路成本低和方案簡(jiǎn)單;此時(shí),選用LDO是最恰當(dāng)?shù)倪x擇,同時(shí)滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各種要求

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原文標(biāo)題:電源芯片選擇DC/DC還是LDO?

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