LDO線性穩壓器與DC-DC轉換器的差異

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LDO線性穩壓器與DC-DC轉換器的差異

DC-DC轉換的意思是直流變（到）直流（不同直流電源適配器值的轉換），只要符合這種轉換的轉換器都可以叫DC-DC轉換器，包括LDO線性穩壓器。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（電路）叫DC-DC轉換器。
LDO是低壓降（低壓差）的意思，低壓降（LDO）線性穩壓器的成本低、噪聲低、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。一些LDO線性穩壓器可達到以下指標：輸出噪聲RMS值小于20μV，PSRR>60dB，靜態電流<10μA，電壓降只有55mV。LDO線性穩壓器的性能之所以能夠達到這個水平，主要原因在于其中的調整管是使用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，采用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上的電壓降大致等于輸出電流與導通電阻的乘積。由于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線性穩壓器，可達到很高的效率。例如，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線性穩壓器。雖說電池的能量最后有10%沒有被使用，LDO線性穩壓器仍然能夠保證電池的工作時間較長，同時噪聲較低。
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DC-DC轉換器了。因為從上面的原理可以知道，LDO線性穩壓器的輸入電流基本上是等于輸出電流的，如果壓降太大，耗在LDO線性穩壓器上能量太大，效率不高。
DC-DC轉換器包括升壓、降壓、升/降壓和反相等電路結構形式。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轉換器僅需要幾只外接電感器和濾波電容器。但是，這類電源適配器控制器的輸出脈動和開關噪聲較大，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適配器控制芯片的成本不斷降低，體積越來越小。由于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。例如對于3V的輸入電壓，利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的輸出。其次，對于中小功率的應用，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DC-DC轉換器，降壓是選擇DC-DC轉換器還是LDO線性穩壓器，要在成本、效率、噪聲和性能上進行比較。
LDO線性穩壓器與DC-DC轉換器比較如下：
（1）從效率上說，DC-DC轉換器的效率普遍要遠高于LDO線性穩壓器，這是其工作原理決定的。
（2）DC-DC轉換器有Boost、Buck、Boost-Buck等型，而LDO線性穩壓器只有降壓型。
（3）DC-DC轉換器因為其開關頻率的原因導致其電源適配器噪聲很大，遠比LDO線性穩壓器大得多，大家可以關注PSRR這個參數。所以當考慮到比較敏感的模擬電路時候，有可能就為保證電源適配器的純凈，要犧牲功率效率，而選擇LDO線性穩壓器。
（4）通常LDO線性穩壓器所需要的外圍器件簡單，占面積小；而DC-DC轉換器一般都會要求電感、二極管、大電容，有的還會要MOSFET，特別是Boost電路，需要考慮電感的最大工作電流、二極管的反向恢復時間、大電容的ESR等，所以從外圍器件的選擇來說比LDO線性穩壓器復雜，而且所占面積也相應地會大很多。
現代電子產品通常是一個模數混合系統，模擬電路是其不可缺少的部分。數字電路通常可以采用開關電源適配器供電。模擬電路可以與數字電路共用一個電源適配器，但模擬電路如果直接采用開關電源適配器供電，特別是模擬前端小信號檢測和放大電路，開關穩壓器輸出的噪聲電壓，將會對模擬電路造成不能容忍的干擾。模擬電路需要采用單獨供電，需要為模數混合系統中的模擬電路設計一個供電電路。
在測試與測量、醫療設備、通信設備、基站等噪聲敏感型應用中，為保持信號精確度和完整性而言，要求一種內部噪聲低且能夠抑制電源適配器噪聲的電源適配器。低噪聲電源適配器用于驅動信號鏈，包括模擬前端、放大器、數據轉換器、時鐘、抖動消除器、PLL及眾多其他器件。
低噪聲電源適配器解決方案設計過程中需要考慮一些標準和參數，包括選擇線性穩壓器所需的一些重要規范。

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