關(guān)于LDO與DC/DC的了解

前言：講解說明，因為本人公司對24V降壓5V有兩個方案，其主要原因降成本需求

先看設(shè)計的原理圖

LDO降壓

dc/dc降壓

首先對于兩者電壓的輸入端和輸出端測量電壓是否平穩(wěn)，如果波動那就沒什么意義了。如下圖示波器測量所得：

空載下dc/dc

空載下LDO

負載下dc/dc

負載下LDO

可見輸入輸出都很穩(wěn)定，且空載和負載條件下也很平穩(wěn)。

LDO的降壓原理

內(nèi)部邏輯圖

LDO內(nèi)部主要是基準參考電壓、誤差放大器、分壓取樣電路和MOS管調(diào)整電路。

首先分壓取樣電路三個電阻分壓對輸出電壓進行采集，誤差放大電路將采集的電壓輸入到誤差放大器的反向輸入端，與正向輸入端的基準電壓（也就是期望輸出的電壓）進行比較，再將比較結(jié)果進行放大。MOS管調(diào)整電路把這個放大后的信號輸出到MOS管的柵極，從而這個放大后的信號（電流）就可以控制MOS管的導(dǎo)通電壓了，這就是一個負反饋調(diào)節(jié)回路。 MOS管輸出電壓就是輸入電壓減去導(dǎo)通電壓，因此控制了導(dǎo)通電壓就相當于控制了LDO的輸出電壓了。當輸出電壓與基準電壓相差較大的時候，比較器輸出信號變強，從而MOS管壓降變小，輸出電壓變小，從而基準電壓與輸出電壓變得更加接近。從LDO工作原理我們可以得知，LDO只能降壓。

LDO的特點

1.LDO在使用的時候，非常方便，除了輸入、輸出端加上濾波電容，不需要其他外圍器件，而一般的DCDC模塊在使用時要電感、電容、二極管等外圍器件組合，且布局也需要特別講究，否則使用效果不盡人意。LDO芯片一般都比較便宜，且不需要很多外圍器件，非常適合低成本方案。

2.使用LDO時，需注意輸入電壓與輸出電壓差不能太大，否則效率會非常低。LDO效率η=（Vin-Vout）/Vin，比如輸入電壓Vin為24V，輸出電壓Vout3.3V，計算得出效率η=13.75%，效率很低。所以使用LDO時，盡量控制輸入輸出電壓差。

插入：

LDO輸出端電流

LDO效率η=Vout/Vin，輸入電壓Vin為24V，輸出電壓Vout為5V，計算得 出效率η=20.83%

3.因為其原理為線性調(diào)節(jié)方式，所以不會產(chǎn)生開關(guān)噪聲，同時電路紋波也很小，LDO重要參數(shù)之一也是巨大優(yōu)點之一便是紋波小，即PSRR好，PSRR是電源抑制比，是LDO對輸入電源紋波的抑制程度，PSRR的絕對值絕越大越好?？碢SRR曲線有個轉(zhuǎn)折點，左邊為LDO自身起主導(dǎo)作用，右邊為輸出電容起主導(dǎo)作用自，PSRR性能好的LDO左邊的曲線會更高，加大輸出電容，右邊的曲線會升高。。

LDO選型需考慮的重要參數(shù)

1.壓降Dropout Voltage

我們在選型LDO時，除了考慮輸入輸出電壓的范圍，還要考慮LDO本身存在壓降，這個是由LDO本身結(jié)構(gòu)（MOS管存在導(dǎo)通電阻）導(dǎo)致，這個參數(shù)我們很多設(shè)計人員都會忽略，最后就會導(dǎo)致電路工作不正常。比如我們常用的AMS1117-3.3，這個LDO最高可以輸入15V，輸出3.3V，假設(shè)我們的輸入電壓為4.2V，乍一看輸入電壓在手冊規(guī)定范圍內(nèi)，同時也高于輸出，應(yīng)該是可以使用的。但是實際使用時，卻發(fā)現(xiàn)輸出電壓沒有3.3V，大概在2.7V-2.9V左右，這就是設(shè)計時忽略的LDO本身存在的壓降。

AMS1117的壓降一般1.1V，最大1.3V，因為壓降還和電流、溫度有關(guān)系，所以推薦輸入電壓-輸出電壓≥1.5V，才可以保證電路穩(wěn)定。

2.最大耗散功率Power Dissipation

LDO的耗散功率P=（Vin-Vout）*Iout，假設(shè)輸入電壓Vin24V，輸出電壓Vout3.3V，輸出電流Iout30mA，那LDO的耗散功率P=0.651W，這個功耗全部是通過熱量損耗了，所以不推薦LDO用于輸入輸出壓差過大，大輸出電流的場景。

如果實在需要使用的話，我們就要考慮LDO芯片能承受多大的功耗了，我們以78M05為例，下圖為其不同封裝的最大耗散功率，這個最大耗散功率就是這個芯片能承受最大的熱功耗，超過就會燒壞。

根據(jù)計算我產(chǎn)品上LDO的最大耗散功率0.72W,在規(guī)格書內(nèi)，可以采用。

插入：LDO的耗散功率P=（Vin-Vout）*Iout，假設(shè)輸入電壓Vin24V，輸出電壓Vout5V，輸出電流Iout為38.16mA，那LDO的耗散功率P=0.72W

總結(jié)，對于我產(chǎn)品來說，主要為了降成本，LDO符合采用標準。另一方面。輸入和輸出差值太大，從功耗和效率上來講不易采納；差值也不能太小，也要考慮到壓降，這樣可以更好地利用LDO。DCDC的降壓大家應(yīng)該都很好理解，主要是利用斬波，不多介紹。

Thanks！

審核編輯黃宇