DC-DC和LDO的原理和区别是什么？

LDO：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。

优点：稳定性好，负载响应快，输出纹波小。

缺点：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。

DC/DC：直流电压转直流电压，严格来讲，LDO也是DC/DC的一种，但目前DC/DC多指开关电源，具有很多种拓朴结构，如BUCK，BOOST等。

优点：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。

那么，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。DC-DC简述原理其实内部是先把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。对比：

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。

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简述原理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的时候，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。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，还会受负载变化的影响，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，要无纹波、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。01LDO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（PNP晶体管，注：实际应用中，此处常用的是P沟道场效应管）、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Uin，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（Uout*R2/（R1+R2））相比较，两者的差值经放大器A放大后，Uout=（U+-U-）*A注A為比較放大器的倍数，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Uref与取样电压Uin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。

02低压差线性稳压器的主要参数

1．输出电压

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

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

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

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

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

（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）

式中：

△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

LDO的输入源往往有着许多干扰信号的存在，PSRR反映了LDO对于这些干扰信号的抑制能力。03LDO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3-1（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

04DC-DC应当可以这样理解：DC-DC的意思是直流变（到）直流，即不同直流电源值的转换，只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器，包括LDO。但是一般的说法是把直流变（到）直流由开关方式实现的器件叫DCDC。DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路，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动和开关噪音较大、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器。有些新器件还增加许多新功能，如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等。总的来说，升压是一定要选DCDC的，降压，是选择DCDC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较。05LDO与DC/DC对比首先从效率上说，DC/DC的效率普遍要远高于LDO，这是其工作原理决定的。其次，DC/DC有Boost、Buck、Boost/Buck，有人把ChargePump也归为此类，而LDO只有降压型。再次，也是很重要的一点，DC/DC因为其开关频率的原因导致其电源噪声很大，远比LDO大的多，大家可以关注PSRR这个参数。所以当考虑到，比较敏感的模拟电路时候，有可能就要牺牲效率为保证电源的纯净而选择LDO。还有，通常LDO所需要的外围器件简单占面积小，而DC/DC一般都会要求电感，二极管，大电容，有的还会要MOSFET。特别是Boost电路，需要考虑电感的最大工作电流，二极管的反向恢复时间，大电容的ESR等等，所以从外围器件的选择来说比LDO复杂，而且占面积也相应的会大很多。

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