LDO是什麼?LDO與DCDC的區別與選擇

LDO是什麼?LDO與DCDC的區別與選擇

LDO是low dropout regulator，意為低壓差線性穩壓器，是相對於傳統的線性穩壓器來說的。傳統的線性穩壓器，如78xx系列的晶元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。針對這種情況，才有了LDO類的電源轉換晶元。



LDO 是一種線性穩壓器。線性穩壓器使用在其線性區域內運行的晶體管或 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。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；與之相比，使用 NPN 複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。更新的發展使用 CMOS 功率晶體管，它能夠提供最低的壓降電壓。使用 CMOS，通過穩壓器的唯一電壓壓降是電源設備負載電流的 ON 電阻造成的。如果負載較小，這種方式產生的壓降只有幾十毫伏。



DCDC的意思是直流變（到）直流（不同直流電源值的轉換），只要符合這個定義都可以叫DCDC轉換器，包括LDO。但是一般的說法是把直流變（到）直流由開關方式實現的器件叫DCDC。



LDO是低壓降的意思，這有一段說明：低壓降（LDO）線性穩壓器的成本低，噪音低，靜態電流小，這些是它的突出優點。它需要的外接元件也很少，通常只需要一兩個旁路電容。新的LDO線性穩壓器可達到以下指標：輸出雜訊30μV，PSRR為60dB，靜態電流6μA，電壓降只有100mV。LDO線性穩壓器的性能之所以能夠達到這個水平，主要原因在於其中的調整管是用P溝道MOSFET，而普通的線性穩壓器是使用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，採用PNP晶體管的電路中，為了防止PNP晶體管進入飽和狀態而降低輸出能力， 輸入和輸出之間的電壓降不可以太低；而P溝道MOSFET上的電壓降大致等於輸出電流與導通電阻的乘積。由於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穩壓器，可達到很高的效率。所以，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穩壓器。雖說電池的能量最後有百分之十是沒有使用，LDO穩壓器仍然能夠保證電池的工作時間較長，同時噪音較低。如果輸入電壓和輸出電壓不是很接近，就要考慮用開關型的DCDC了，應為從上面的原理可以知道，LDO的輸入電流基本上是等於輸出電流的，如果壓降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高。



DC-DC轉換器包括升壓、降壓、升/降壓和反相等電路。DC-DC轉換器的優點是效率高、可以輸出大電流、靜態電流小。隨著集成度的提高，許多新型DC-DC轉換器僅需要幾隻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和開關噪音較大、成本相對較高。



近幾年來，隨著半導體技術的發展，表面貼裝的電感器、電容器、以及高集成度的電源控制晶元的成本不斷降低，體積越來越小。由於出現了導通電阻很小的MOSFET可以輸出很大功率，因而不需要外部的大功率FET。例如對於3V的輸入電壓，利用晶元上的NFET可以得到5V/2A的輸出。其次，對於中小功率的應用，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DCDC的，降壓，是選擇DCDC還是LDO，要在成本，效率，雜訊和性能上比較。