LDO:LOWDROPOUTVOLTAGELDO(是lowdropoutvoltageregulator的缩写,整流器)
低压差线性稳压器,故名思意,为线性的稳压器,仅能运用在降压运用中。也便是输出电压必需小于输入电压。
长处:安稳性好,负载呼应快。输出纹波小。
缺陷:功率低,输入输出的电压差不能太大。负载不能太大,现在最大的LDO为5A(但要确保5A的输出还有许多的约束条件)
DC/DC:直流电压转直流电压。严厉来讲,LDO也是DC/DC的一种,但现在DC/DC多指开关电源。
具有许多种拓朴结构,如BUCK,BOOST,等。
长处:功率高,输入电压规模较宽。
缺陷:负载呼应比LDO差,输出纹波比LDO大。
DC/DC和LDO的差异是什么?
DC/DC转化器一般由操控芯片,电杆线圈,二极管,三极管,电容构成。DC/DC转化器为改变输入电压后有用输出固定电压的电压转化器。DC/DC转化器分为三类:升压型DC/DC转化器、降压型DC/DC转化器以及升降压型DC/DC转化器。依据需求可选用三类操控。PWM操控型功率高并具有杰出的输出电压纹波和噪声。PFM操控型即便长期运用,特别小负载时具有耗电小的长处。PWM/PFM转化型小负载时实施PFM操控,且在重负载时主动转化到PWM操控。现在DC-DC转化器广泛运用于手机、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直流电源改变为沟通电电源AC。一般是一种自激震动电路,所以外面需求电感等分立元件。
然后在输出端再经过积分滤波,又回到DC电源。由于发生AC电源,所以能够很轻松的进行升压跟降压。两次转化,必然会发生损耗,这便是我们都在尽力研讨的怎么进步DC-DC功率的问题。
比照:
1、DCtoDC包含boost(升压)、buck(降压)、Boost/buck(升/降压)和反相结构,具有高功率、高输出电流、低静态电流等特色,跟着集成度的进步,许多新式DC-DC转化器的外围电路仅需电感和滤波电容;但该类电源操控器的输出纹波和开关噪声较大、本钱相对较高。
2、LDO:低压差线性稳压器的杰出长处是具有最低的本钱,最低的噪声和最低的静态电流。它的外围器材也很少,一般只需一两个旁路电容。新式LDO可到达以下目标:30μV输出噪声、60dBPSRR、6μA静态电流及100mV的压差。
LDO简述原理:
线性稳压器能够完成这些特性的主要原因在于内部调整管选用了P沟道场效应管,而不是一般线性稳压器中的PNP晶体管。P沟道的场效应管不需求基极电流驱动,所以大大下降了器材自身的电源电流;另一方面,在选用PNP管的结构中,为了避免PNP晶体管进入饱和状况下降输出才能,有必要确保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十分低。当体系中输入电压和输出电压挨近时,LDO是最好的挑选,可到达很高的功率。所以在将锂离子电池电压转化为3V电压的运用中大多选用LDO,虽然电池最终放电能量的百分之十没有运用,可是LDO依然能够在低噪声结构中供给较长的电池寿数。
便携电子设备不管是由沟通市电经过整流(或沟通适配器)后供电,仍是由蓄电池组供电,作业过程中,电源电压都将在很大规模内改变。比方单体锂离子电池足够电时的电压为4.2V,放完电后的电压为2.3V,改变规模很大。各种整流器的输出电压不只受市电电压改变的影响,还受负载改变的影响。为了确保供电电压安稳不变,简直一切的电子设备都选用稳压器供电。小型精细电子设备还要求电源十分洁净(无纹波、无噪声),避免影响电子设备正常作业。为了满意精细电子设备的要求,应在电源的输入端参加线性稳压器,以确保电源电压安稳和完成有源噪声滤波。
一、LDO的根本原理
低压差线性稳压器(LDO)的根本电路如图1-1所示,该电路由串联调整管VT(PNP晶体管,注:实践运用中,此处常用的是P沟道场效应管)、取样电阻R1和R2、比较扩大器A组成。
图1-1低压差线性稳压器根本电路
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))比较较,两者的差值经扩大器A扩大后.Uout=(U+-U-)*A注A為比較扩大器的倍數,)操控串联调整管的压降,然后安稳输出电压。
当输出电压Uout下降时,基准电压Uref与取样电压Uin的差值添加,比较扩大器输出的驱动电流添加,串联调整管压降减小,然后使输出电压升高。
相反,若输出电压Uout超越所需求的设定值,比较扩大器输出的前驱动电流减小,然后使输出电压下降。供电过程中,输出电压校对接连进行,调整时刻只受比较扩大器和输出晶体管回路反应速度的约束。
应当阐明,实践的线性稳压器还应当具有许多其它的功用,比方负载短路维护、过压关断、过热关断、反接维护等,并且串联调整管也能够选用MOSFET。
二、低压差线性稳压器的主要参数
1.输出电压(OutputVoltage)
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运用比较便利,并且由于输出电压是经过厂家精细调整的,所以稳压器精度很高。可是其设定的输出电压数值均为常用电压值,不或许满意一切的运用要求,可是外接元件数值的改变将影响安稳精度。
2.最大输出电流(MaximumOutputCurrent)
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。一般,输出电流越大的稳压器本钱越高。为了下降本钱,在多只稳压器组成的供电体系中,应依据各部分所需的电流值挑选恰当的稳压器。
3.输入输出电压差(DropoutVoltage)
输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。在确保输出电压安稳的条件下,该电压压差越低,线性稳压器的功用就越好。比方,5.0V的低压差线性稳压器,只需输入5.5V电压,就能使输出电压安稳在5.0V。
4.接地电流(GroundPinCurrent)
接地电路IGND是指串联调整管输出电流为零时,输入电源供给的稳压器作业电流。该电流有时也称为静态电流,可是选用PNP晶体管作串联调整管元件时,这种习气叫法是不正确的。一般较抱负的低压差稳压器的接地电流很小。
5.负载调整率(LoadRegulaTIon)
负载调整率能够经过图2-1和式2-1来界说,LDO的负载调整率越小,阐明LDO按捺负载搅扰的才能越强。
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(LineRegulaTIon)
线性调整率能够经过图2-2和式2-2来界说,LDO的线性调整率越小,输入电压改变对输出电压影响越小,LDO的功用越好。
(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.电源按捺比(PSSR)
LDO的输入源往往许多搅扰信号存在。PSRR反映了LDO关于这些搅扰信号的按捺才能。
三、LDO的典型运用
低压差线性稳压器的典型运用如图3-1所示。图3-1(a)所示电路是一种最常见的AC/DC电源,沟通电源电压经变压器后,变换成所需求的电压,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:在沟通电源电压或负载改变时安稳输出电压,按捺纹波电压,消除电源发生的沟通噪声。
各种蓄电池的作业电压都在必定规模内改变。为了确保蓄电池组输出安稳电压,一般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,因此能够延伸蓄电池的运用寿数。一起,由于低压差线性稳压器的输出电压与输入电压挨近,因此在蓄电池挨近放电结束时,仍可确保输出电压安稳。
众所周知,开关性稳压电源的功率很高,但输出纹波电压较高,噪声较大,电压调整率等功用也较差,特别是对模仿电路供电时,将发生较大的影响。在开关性稳压器输出端接入低压差线性稳压器,如图2-3(c)所示,就能够完成有源滤波,并且也可大大进步输出电压的稳压精度,一起电源体系的功率也不会显着下降。
在某些运用中,比方无线电通信设备一般只需一足电池供电,但各部分电路常常选用相互阻隔的不同电压,因此有必要由多只稳压器供电。为了节约共电池的电量,一般设备不作业时,都期望低压差线性稳压器作业于睡觉状况。为此,要求线性稳压用具有使能操控端。有单组蓄电池供电的多路输出且具有通断操控功用的供电体系如图3-1(d)所示。
图3-1低压差线性稳压器(LDO)典型运用
DC-DC
应当能够这样了解:DCDC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转化),只需契合这个界说都能够叫DCDC转化器,包含LDO。可是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方法完成的器材叫DCDC。
DC-DC转化器包含升压、降压、升/降压和反持平电路。DC-DC转化器的长处是功率高、能够输出大电流、静态电流小。随著集成度的进步,许多新式DC-DC转化器仅需求几只外接电感器和滤波电容器。可是,这类电源操控器的输出脉动和开关噪音较大、本钱相对较高。近几年来,随著半导体技能的开展,外表贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源操控芯片的本钱不断下降,体积越来越小。由於呈现了导通电阻很小的MOSFET能够输出很大功率,因此不需求外部的大功率FET。例如关于3V的输入电压,运用芯片上的NFET能够得到5V/2A的输出。其次,关于中小功率的运用,能够运用本钱低小型封装。别的,假如开关频率进步到1MHz,还能够下降本钱、能够运用尺度较小的电感器和电容器。有些新器材还添加许多新功用,如软启动、限流、PFM或许PWM方法挑选等。
总的来说,升压是必定要选DCDC的,降压,是挑选DCDC仍是LDO,要在本钱,功率,噪声和功用上比较。
LDO与DC/DC比较:
首先从功率上说,DC/DC的功率遍及要远高于LDO,这是其作业原理决议的。其次,DC/DC有Boost,Buck,Boost/Buck,(有人把ChargePump也归为此类)。而LDO只需降压型。
再次,也是很重要的一点,DC/DC由于其开关频率的原因导致其电源噪声很大,远比LDO大的多,我们能够重视PSRR这个参数。所以当考虑到比较灵敏的模仿电路时分,有或许就要献身功率为确保电源的纯洁而挑选LDO。
还有,一般LDO所需求的外围器材简略,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,需求考虑电感的最大作业电流,二极管的反向恢复时刻,大%&&&&&%的ESR等等,所以从外围器材的挑选来说比LDO杂乱,并且占面积也相应的会大许多。