常用稳压电源---DCDC和LDO

最近在工作常用到DCDC和LDO，需要仔细研究下。

1. LDO的定义和原理

1.1 LDO简介

LDO即Low Dropout Regulator，是一种低压差线性稳压器。这是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5V转3.3V，输入与输出之间的压差只有1.7V，显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。针对这种情况，就出现了LDO类的电压转换芯片。例如常见的AMS1117（如下图），输入输出的最小压差就是1.2V，也就是若需要AMS1117输出3.3V的电压至少要大于4.5V，否则不能稳定输出3.3V电压。

AMS1117

 低压差线性稳压器仅使用在降压应用中，也就是输出电压必须小于输入电压。它的优点是稳定性好，负载响应快，输出纹波小。缺点是效率低，输入输出的电压不能太大，负载不能太大（输出功率不大）。

1.2 LDO的原理

LDO的内部相当于一个滑动变阻器，当芯片输出电压高于设定值时，会增大滑动变阻器的值，当芯片输出电压低于设定值时，会减小滑动变阻器的值。既然它内部是滑动变阻器，那注定LDO的发热量比较大，至少比DCDC芯片发热量大，因为DCDC的内部是一个开关。

LDO的原理

 所以使用LDO时需要注意它的发热量的影响。LDO内部相当是一个滑动变阻器，输入输出之间压差损耗全部被电阻转化成热能给消耗了，所以LDO工作时当然会发热。芯片的功耗时。比如一个LDO芯片的输入12V，输出5V/1A，那么此时芯片的功耗是。单看数据可能不会意识到这个功耗的大小，通过小型电烙铁直观的对比一下就知道它了（此图只是举例哈）。当一般芯片温度小于60℃时是安全的，到90~120℃就处于危险状态，到达120℃就可能会损坏（除非专门耐高温的芯片）。

 2. DCDC的定义和原理

2.1 DCDC的简介

DCDC是一种小型化的电源开关模块，由半导体开关、整流二极管、平滑滤波电抗器和电容等基本元器件组成（如图所示）。日常最常见的用处就是将电源适配器12V转成3.3V(或者5V)给电路板供电。前面说到LDO在12V转成5V的过程中会将7W的压降功率全部给内部电阻发热，这样的电路板你敢用吗？因此在高压差的场景中我们就需要用DCDC开关稳压器。另外DCDC稳压还有效率高的优点，可高达95%。为啥DCDC的效率如此高呢，那就需要先了解一下它的原理。

DCDC稳压器构成的基本元器件

2.2 DCDC的原理 

DCDC的内部相当于一个开关（如图所示），当芯片输出电压高于设定值时，开关闭合的时间就短一点，当芯片输出电压低于设定值时，开关闭合的时间就长一点，也就是PWM脉冲宽度调制。

 DCDC的内部相当于一个开关，那么输入电压和输出电压之间就相当于一个开关隔开了，就不会自身发热了。

3. DCDC和LDO的对比

我们已经知道了开关电源的效率很高，一般都大于80%，好一点能到达95%，也就决定了DCDC负载能力较强。比如负载需要提供5V2A，也就是10W的功率。如果效率是80%，那么输入的功率至少是，如果输入电压是12V，那么输入电流大概需要的电流就可以了。

那么同样的活让LDO来干，会怎么样呢？

LDO的效率一般是40%左右（芯片手册中有写）。同样负载需要提供5V2A，也就是10W的功率，效率是40%，那么输入功率至少是，如果输入也是12V，那么输入电流应该是的电流。

那么LDO和DCDC适用的情况就一目了然了

DCDC	LDO
适合高压差、大电流的场景	适合低压差、小电流的场景
纹波大	纹波小
效率高	效率低
发热低	发热高
电路复杂	电路简单
静态功耗高	静态功耗低