DCDC与LDO的区别Word文件下载.docx
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等。
。
效率高,输入电压范围较宽。
负载响应比LDO差,输出纹波比LDO大。
DC/DC和LDO的区别是什么?
DC/DC转换器一般由控制芯片,电杆线圈,二极管,三极管,电容构成。
DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器.DC/DC转换器分为三类:
升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。
根据需求可采用三类控制。
PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声.PFM控制型即使长时间使用,尤其小负载时具有耗电小的优点。
PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制,且在重负载时自动转换到PWM控制。
目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。
LDO是lowdropoutvoltageregulator的缩写,整流器.
DC-DC,其实内部是先把DC直流电源转变为交流电电源AC。
通常是一种自激震荡电路,所以外面需要电感等分立元件。
然后在输出端再通过积分滤波,又回到DC电源。
由于产生AC电源,所以可以很轻松的进行升压跟降压。
两次转换,必然会产生损耗,这就是大家都在努力研究的如何提高DC—DC效率的问题.
1。
DCtoDC包括boost(升压)、buck(降压)、Boost/buck(升/降压)和反相结构,具有高效率、高输出电流、低静态电流等特点,随着集成度的提高,许多新型DC—DC转换器的外围电路仅需电感和滤波电容;
但该类电源控制器的输出纹波和开关噪声较大、成本相对较高。
2.LDO:
低压差线性稳压器的突出优点是具有最低的成本,最低的噪声和最低的静态电流。
它的外围器件也很少,通常只有一两个旁路电容。
新型LDO可达到以下指标:
30μV输出噪声、60dBPSRR、6μA静态电流及100mV的压差。
LDO线性稳压器能够实现这些特性的主要原因在于内部调整管采用了P沟道场效应管,而不是通常线性稳压器中的PNP晶体管。
P沟道的场效应管不需要基极电流驱动,所以大大降低了器件本身的电源电流;
另一方面,在采用PNP管的结构中,为了防止PNP晶体管进入饱和状态降低输出能力,必须保证较大的输入输出压差;
而P沟道场效应管的压差大致等于输出电流与其导通电阻的乘积,极小的导通电阻使其压差非常低。
当系统中输入电压和输出电压接近时,LDO是最好的选择,可达到很高的效率。
所以在将锂离子电池电压转换为3V电压的应用中大多选用LDO,尽管电池最后放电能量的百分之十没有使用,但是LDO仍然能够在低噪声结构中提供较长的电池寿命。
什么是LDO
便携电子设备不管是由交流市电经过整流(或交流适配器)后供电,还是由蓄电池组供电,工作过程中,电源电压都将在很大范围内变化。
比如单体锂离子电池充足电时的电压为4。
2V,放完电后的电压为2.3V,变化范围很大。
各种整流器的输出电压不仅受市电电压变化的影响,还受负载变化的影响。
为了保证供电电压稳定不变,几乎所有的电子设备都采用稳压器供电。
小型精密电子设备还要求电源非常干净(无纹波、无噪声),以免影响电子设备正常工作。
为了满足精密电子设备的要求,应在电源的输入端加入线性稳压器,以保证电源电压恒定和实现有源噪声滤波[1]。
一.LDO的基本原理
低压差线性稳压器(LDO)的基本电路如图1-1所示,该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。
图1-1低压差线性稳压器基本电路
取样电压加在比较器A的同相输入端,与加在反相输入端的基准电压Uref相比较,两者的差值经放大器A放大后,控制串联调整管的压降,从而稳定输出电压。
当输出电压Uout降低时,基准电压与取样电压的差值增加,比较放大器输出的驱动电流增加,串联调整管压降减小,从而使输出电压升高.相反,若输出电压Uout超过所需要的设定值,比较放大器输出的前驱动电流减小,从而使输出电压降低。
供电过程中,输出电压校正连续进行,调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。
应当说明,实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能,比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等,而且串联调整管也可以采用MOSFET。
二.低压差线性稳压器的主要参数
1.输出电压(OutputVoltage)
输出电压是低压差线性稳压器最重要的参数,也是电子设备设计者选用稳压器时首先应考虑的参数.低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型.固定输出电压稳压器使用比较方便,而且由于输出电压是经过厂家精密调整的,所以稳压器精度很高。
但是其设定的输出电压数值均为常用电压值,不可能满足所有的应用要求,但是外接元件数值的变化将影响稳定精度。
2.最大输出电流(MaximumOutputCurrent)
用电设备的功率不同,要求稳压器输出的最大电流也不相同.通常,输出电流越大的稳压器成本越高。
为了降低成本,在多只稳压器组成的供电系统中,应根据各部分所需的电流值选择适当的稳压器。
3.输入输出电压差(DropoutVoltage)
输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。
在保证输出电压稳定的条件下,该电压压差越低,线性稳压器的性能就越好。
比如,5.0V的低压差线性稳压器,只要输入5。
5V电压,就能使输出电压稳定在5。
0V。
4.接地电流(GroundPinCurrent)
接地电路IGND是指串联调整管输出电流为零时,输入电源提供的稳压器工作电流。
该电流有时也称为静态电流,但是采用PNP晶体管作串联调整管元件时,这种习惯叫法是不正确的。
通常较理想的低压差稳压器的接地电流很小。
5.负载调整率(LoadRegulation)
负载调整率可以通过图2—1和式2-1来定义,LDO的负载调整率越小,说明LDO抑制负载干扰的能力越强.
图2-1OutputVoltage&
OutputCurrent
(2-1)
式中
△Vload—负载调整率
Imax—LDO最大输出电流
Vt—输出电流为Imax时,LDO的输出电压
Vo—输出电流为0.1mA时,LDO的输出电压
△V-负载电流分别为0。
1mA和Imax时的输出电压之差
6.线性调整率(LineRegulation)
线性调整率可以通过图2—2和式2—2来定义,LDO的线性调整率越小,输入电压变化对输出电压影响越小,LDO的性能越好。
图2—2OutputVoltage&
InputVoltage
(2—2)
△Vline—LDO线性调整率
Vo—LDO名义输出电压
Vmax—LDO最大输入电压
△V—LDO输入Vo到Vmax’输出电压最大值和最小值之差
7.电源抑制比(PSSR)
LDO的输入源往往许多干扰信号存在。
PSRR反映了LDO对于这些干扰信号的抑制能力.
三.LDO的典型应用
低压差线性稳压器的典型应用如图3-1所示。
图3-1(a)所示电路是一种最常见的AC/DC电源,交流电源电压经变压器后,变换成所需要的电压,该电压经整流后变为直流电压。
在该电路中,低压差线性稳压器的作用是:
在交流电源电压或负载变化时稳定输出电压,抑制纹波电压,消除电源产生的交流噪声。
各种蓄电池的工作电压都在一定范围内变化。
为了保证蓄电池组输出恒定电压,通常都应当在电池组输出端接入低压差线性稳压器,如图3-1(b)所示.低压差线性稳压器的功率较低,因此可以延长蓄电池的使用寿命.同时,由于低压差线性稳压器的输出电压与输入电压接近,因此在蓄电池接近放电完毕时,仍可保证输出电压稳定.
众所周知,开关性稳压电源的效率很高,但输出纹波电压较高,噪声较大,电压调整率等性能也较差,特别是对模拟电路供电时,将产生较大的影响。
在开关性稳压器输出端接入低压差线性稳压器,如图2—3(c)所示,就可以实现有源滤波,而且也可大大提高输出电压的稳压精度,同时电源系统的效率也不会明显降低.
在某些应用中,比如无线电通信设备通常只有一足电池供电,但各部分电路常常采用互相隔离的不同电压,因此必须由多只稳压器供电。
为了节省共电池的电量,通常设备不工作时,都希望低压差线性稳压器工作于睡眠状态.为此,要求线性稳压器具有使能控制端。
有单组蓄电池供电的多路输出且具有通断控制功能的供电系统如图3—1(d)所示。
图3—1低压差线性稳压器(LDO)典型应用
具有很多种拓朴结构,如BUCK,BOOST。
.
效率高,输入电压范围较宽.
缺点:
负载响应比LDO差,输出纹波比LDO大。
DC—DC包括boost(升压)、buck(降压)、Boost/buck(升/降压)和反
相结构,DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电
流、静态电流小.随著集成度的提高,许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器.但是,这类电源控制器的输出脉冲和开关噪音较大、成本相对较高。
近几年来,随著半导体技术的发展,表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低,体积越来越小。
由於出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率,因而不需要外部的大功率FET。
例如对于3V的输入电压,利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。
其次,对于中小功率的应用,可以使用成本低小型封装。
另外,如果开关频率提高到1MHz,还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容.
2。
低压差线性稳压器,故名思意,为线性的稳压器,仅能使用在降压应用中.也就是输出电压必需小于输入电压。
稳定性好,负载响应快。
输出纹波小
效率低,输入输出的电压差不能太大。
负载不能太大,目前最大的LDO为5A(但要保证5A的输出还
有很多的限制条件)。
LDO:
LDO是低压降的意思,低压降(LDO)线性稳压器的成本低,噪音低,静态电流小,这些是它的突出优点。
它需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容。
新的LDO线性稳压器可达到以下指标:
输出噪声30μV,PSRR为60dB,静态电流6μA,电压降只有100mV。
LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平,主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET,而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。
P沟道MOSFET是电压驱动的,不需要电流,所以大大降低了器件本身消耗的电流;
另一方面,采用PNP晶体管的电路中,为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力,输入和输出之间的电压降不可以太低;
而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。
由於MOSFET的导通电阻很小,因而它上面的电压降非常低。
3、如何选型
如果输入电压和输出电压很接近,最好是选用LDO稳压器,可达到很高的效率。
所以,在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器.虽说电池的能量最後有百分之十是没有使用,LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长,同时噪音较低。
应当可以这样理解:
DCDC的意思是直流变(到)直流