DC-DC和LDO的差別

文章目錄

• DC-DC和LDO的差別
• • 什麼是LDO？
  • LDO的原理
  • 什麼是DC-DC？
  • DC-DC的原理
  • 效率計算
  • 得出結論

什麼是LDO？

低壓差線性穩壓器即Low Dropout Regulator（簡稱：LDO），這是相對于傳統的線性穩壓器來說的。

什麼是傳統的線性穩壓器呢？

傳統的線性穩壓器，要求輸入電壓要比輸出電壓至少高出2V~3V，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，輸入與輸出之間的壓差隻有1.7V，顯然這是不滿足傳統線性穩壓器的工作條件的。

什麼是低壓差線性穩壓器呢？

低壓差線性穩壓器，顧名思義低壓差，也就是輸出電壓與輸入電壓之間電壓內插補點比較小，即步進較小。（比如要輸出3.3V電壓，壓差是1.7V的，那麼輸入電壓至少得是5V，如果壓差是2V，那麼輸入電壓至少得是5.3V，電壓提高了，功耗明顯增加了，是以低壓差線性穩壓器的功耗是比較低的。）線性穩壓器，也就是輸出電壓必須小于輸入電壓，隻能應用在降壓的環境中。

LDO的原理

LDO的内部相當于一個滑動變阻器，當晶片輸出電壓高于設定值時，會增大滑動變阻器的值，當晶片輸出電壓低于設定值時，會減小滑動變阻器的值，就是我們中學學的串聯分壓原理：

什麼是DC-DC？

DC-DC是直流變(到)直流(不同直流電源值的轉換)，其實隻要符合這個定義的器件都可以叫DC-DC轉換器，嚴格來講LDO也屬于DC-DC。但一般的說法是把直流變(到)直流由開關方式實作的器件叫DC-DC。這裡也主要介紹的DC-DC開關穩壓器。

DC-DC的原理

DC-DC開關穩壓器簡單來看其内部就相當于一個開關，當晶片輸出電壓高于設定值時，開關閉合的時間就短一點，當晶片輸出電壓低于設定值時，開關閉合的時間就長一點，是以DC-DC有一個開關頻率。

效率計算

DC-DC穩壓器裡面的電路主要是由開關元件、電感器和電容器等功能部件構成。可通過一定頻率的切換開關調節輸出電壓，在理想狀态下可實作無損耗電壓轉換，此時輸入功率和輸出功率相等，但實際中DC-DC本身會消耗一部分功率，即便如此，DC-DC穩壓器的效率也是高達80%。

LDO穩壓器的電路相當于一個電阻，那麼輸入電流和輸出電流是相等的，效率計算公式為：

η = P o u t P i n = V o u t × I o u t V i n × I i n \eta = \frac{P_{out} }{P_{in} } = \frac{V_{out}\times I_{out} }{V_{in}\times I_{in} } η=Pin​Pout​​=Vin​×Iin​Vout​×Iout​​

輸入電流 I i n I_{in} Iin​和輸出電流 I o u t I_{out} Iout​相等，效率就是輸出電壓與輸入電壓之比。比如：輸出電壓5V，輸入電壓12V，那麼效率隻有40%左右；當輸出電壓為3.3V，輸入電壓5V時，效率能達到66%，是以LDO一般應用于低壓降的電路。

還有一種了解（從帶載能力角度）：

同樣的是12V轉5V：

DC-DC穩壓器的效率都很高，一般都大于80%（這是晶片手冊給出的）。

比如需要給負載提供5V/2A（10W）的功率，效率按80%計算，那麼輸入功率至少是10W/80%=12.5W，輸入電壓是12V，那麼輸入電流大概隻需要12.5W/12V=1A的電流就可以了。換句話說就是需要輸入隻提供給晶片1A的電流，它就能帶動2A的負載。

LDO線性穩壓器效率一般比較低，大概隻有40%左右（這是晶片手冊給出的）。

和DC-DC一樣，給負載提供5V/2A（10W）的功率，效率按40%計算，那麼輸入功率至少是10W/40%=25W，輸入電壓是12V，那麼輸入電流就需要提供25W/12V=2A的電流。換一句話說就是需要輸入給晶片提供2A的電流，它才能帶動2A的負載，對比之下效率是不是就很低！

得出結論

通過以上的對比，得出以下結論：