LDO：LOW DROPOUT VOLTAGE LDO（是 low dropout voltage regulator 的縮寫(xiě)，整流器），低壓差線(xiàn)性穩壓器，故名思意，為線(xiàn)性的穩壓器，僅能使用在降壓應用中，也就是輸出電壓必需小于輸入電壓。

優(yōu)點(diǎn)：穩定性好，負載響應快，輸出紋波小。

缺點(diǎn)：效率低，輸入輸出的電壓差不能太大。負載不能太大，目前大的 LDO 為 5A（但要保證 5A 的輸出還有很多的限制條件）

DC/DC：直流電壓轉直流電壓。嚴格來(lái)講，LDO 也是 DC/DC 的一種，但目前 DC/DC 多指開(kāi)關(guān)電源，具有很多種拓樸結構，如 BUCK，BOOST 等。

優(yōu)點(diǎn)：效率高，輸入電壓范圍較寬。

缺點(diǎn)：負載響應比 LDO 差，輸出紋波比 LDO 大。

那么，DC/DC 和 LDO 的區別是什么？

DC/DC 轉換器一般由控制芯片，電桿線(xiàn)圈，二極管，三極管，電容構成。DC/DC 轉換器為轉變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉換器。DC/DC 轉換器分為三類(lèi)：升壓型 DC/DC 轉換器、降壓型 DC/DC 轉換器以及升降壓型 DC/DC 轉換器。根據需求可采用三類(lèi)控制。PWM 控制型效率高并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。PFM 控制型即使長(cháng)時(shí)間使用，尤其小負載時(shí)具有耗電小的優(yōu)點(diǎn)。PWM/PFM 轉換型小負載時(shí)實(shí)行 PFM 控制，且在重負載時(shí)自動(dòng)轉換到 PWM 控制。目前 DC-DC 轉換器廣泛應用于手機、MP3、數碼相機、便攜式媒體播放器等產(chǎn)品中。

DC-DC 簡(jiǎn)述原理：

其實(shí)內部是先把 DC 直流電源轉變?yōu)榻涣麟婋娫?AC。通常是一種自激震蕩電路，所以外面需要電感等分立元件。
然后在輸出端再通過(guò)積分濾波，又回到 DC 電源。由于產(chǎn)生 AC 電源，所以可以很輕松的進(jìn)行升壓跟降壓。兩次轉換，必然會(huì )產(chǎn)生損耗，這就是大家都在努力研究的如何提高 DC-DC 效率的問(wèn)題。

對比：

1、DCtoDC 包括 boost(升壓)、buck(降壓)、Boost/buck(升 / 降壓)和反相結構，具有高效率、高輸出電流、低靜態(tài)電流等特點(diǎn)，隨著(zhù)集成度的提高，許多新型 DC-DC 轉換器的外圍電路僅需電感和濾波電容；但該類(lèi)電源控制器的輸出紋波和開(kāi)關(guān)噪聲較大、成本相對較高。
2、LDO：低壓差線(xiàn)性穩壓器的突出優(yōu)點(diǎn)是具有 低的成本， 低的噪聲和 低的靜態(tài)電流。它的外圍器件也很少，通常只有一兩個(gè)旁路電容。新型 LDO 可達到以下指標：30μV 輸出噪聲、60dBPSRR、6μA 靜態(tài)電流及 100mV 的壓差。

LDO 簡(jiǎn)述原理：

線(xiàn)性穩壓器能夠實(shí)現這些特性的主要原因在于內部調整管采用了 P 溝道場(chǎng)效應管，而不是通常線(xiàn)性穩壓器中的 PNP 晶體管。P 溝道的場(chǎng)效應管不需要基極電流驅動(dòng)，所以大大降低了器件本身的電源電流；另一方面，在采用 PNP 管的結構中，為了防止 PNP 晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)降低輸出能力，必須保證較大的輸入輸出壓差；而 P 溝道場(chǎng)效應管的壓差大致等于輸出電流與其導通電阻的乘積，極小的導通電阻使其壓差非常低。當系統中輸入電壓和輸出電壓接近時(shí)，LDO 是 好的選擇，可達到很高的效率。所以在將鋰離子電池電壓轉換為 3V 電壓的應用中大多選用 LDO，盡管電池后放電能量的百分之十沒(méi)有使用，但是 LDO 仍然能夠在低噪聲結構中提供較長(cháng)的電池壽命。

便攜電子設備不管是由交流市電經(jīng)過(guò)整流(或交流適配器)后供電，還是由蓄電池組供電，工作過(guò)程中，電源電壓都將在很大范圍內變化。比如單體鋰離子電池充足電時(shí)的電壓為 4.2V，放完電后的電壓為 2.3V，變化范圍很大。各種整流器的輸出電壓不僅受市電電壓變化的影響，還受負載變化的影響。為了保證供電電壓穩定不變，幾乎所有的電子設備都采用穩壓器供電。小型精密電子設備還要求電源非常干凈（無(wú)紋波、無(wú)噪聲），以免影響電子設備正常工作。為了滿(mǎn)足精密電子設備的要求，應在電源的輸入端加入線(xiàn)性穩壓器，以保證電源電壓恒定和實(shí)現有源噪聲濾波。

一、LDO 的基本原理

低壓差線(xiàn)性穩壓器(LDO)的基本電路如圖 1-1 所示，該電路由串聯(lián)調整管 VT（PNP 晶體管，注：實(shí)際應用中，此處常用的是 P 溝道場(chǎng)效應管）、取樣電阻 R1 和 R2、比較放大器 A 組成。

圖 1-1 低壓差線(xiàn)性穩壓器基本電路

取樣電壓 Uin 加在比較器 A 的同相輸入端，與加在反相輸入端的基準電壓 Uref（Uout*R2/（R1+R2））相比較，兩者的差值經(jīng)放大器 A 放大后 .Uout=(U+-U-)*A 注 A 為比較放大器的倍數，）控制串聯(lián)調整管的壓降，從而穩定輸出電壓。
當輸出電壓 Uout 降低時(shí)，基準電壓 Uref 與取樣電壓 Uin 的差值增加，比較放大器輸出的驅動(dòng)電流增加，串聯(lián)調整管壓降減小，從而使輸出電壓升高。
相反，若輸出電壓 Uout 超過(guò)所需要的設定值，比較放大器輸出的前驅動(dòng)電流減小，從而使輸出電壓降低。供電過(guò)程中，輸出電壓校正連續進(jìn)行，調整時(shí)間只受比較放大器和輸出晶體管回路反應速度的限制。
應當說(shuō)明，實(shí)際的線(xiàn)性穩壓器還應當具有許多其它的功能，比如負載短路保護、過(guò)壓關(guān)斷、過(guò)熱關(guān)斷、反接保護等，而且串聯(lián)調整管也可以采用 MOSFET。

二、低壓差線(xiàn)性穩壓器的主要參數

1．輸出電壓(OutputVoltage)
輸出電壓是低壓差線(xiàn)性穩壓器重要的參數，也是電子設備設計者選用穩壓器時(shí)首先應考慮的參數。低壓差線(xiàn)性穩壓器有固定輸出電壓和可調輸出電壓兩種類(lèi)型。固定輸出電壓穩壓器使用比較方便，而且由于輸出電壓是經(jīng)過(guò)廠(chǎng)家精密調整的，所以穩壓器精度很高。但是其設定的輸出電壓數值均為常用電壓值，不可能滿(mǎn)足所有的應用要求，但是外接元件數值的變化將影響穩定精度。

2．大輸出電流(MaximumOutputCurrent)
用電設備的功率不同，要求穩壓器輸出的大電流也不相同。通常，輸出電流越大的穩壓器成本越高。為了降低成本，在多只穩壓器組成的供電系統中，應根據各部分所需的電流值選擇適當的穩壓器。

3．輸入輸出電壓差(DropoutVoltage)
輸入輸出電壓差是低壓差線(xiàn)性穩壓器重要的參數。在保證輸出電壓穩定的條件下，該電壓壓差越低，線(xiàn)性穩壓器的性能就越好。比如，5.0V 的低壓差線(xiàn)性穩壓器，只要輸入 5.5V 電壓，就能使輸出電壓穩定在 5.0V。

4．接地電流(GroundPinCurrent)
接地電路 IGND 是指串聯(lián)調整管輸出電流為零時(shí)，輸入電源提供的穩壓器工作電流。該電流有時(shí)也稱(chēng)為靜態(tài)電流，但是采用 PNP 晶體管作串聯(lián)調整管元件時(shí)，這種習慣叫法是不正確的。通常較理想的低壓差穩壓器的接地電流很小。

5．負載調整率(LoadRegulation)
負載調整率可以通過(guò)圖 2-1 和式 2-1 來(lái)定義，LDO 的負載調整率越小，說(shuō)明 LDO 抑制負載干擾的能力越強。

圖 2-1OutputVoltage&OutputCurrent

(2-1)

式中
△Vload—負載調整率
Imax—LDO 大輸出電流
Vt—輸出電流為 Imax 時(shí)，LDO 的輸出電壓
Vo—輸出電流為 0.1mA 時(shí)，LDO 的輸出電壓
△V—負載電流分別為 0.1mA 和 Imax 時(shí)的輸出電壓之差

6．線(xiàn)性調整率(LineRegulation)
線(xiàn)性調整率可以通過(guò)圖 2-2 和式 2-2 來(lái)定義，LDO 的線(xiàn)性調整率越小，輸入電壓變化對輸出電壓影響越小，LDO 的性能越好。

圖 2-2OutputVoltage&InputVoltage

(2-2)

式中
△Vline—LDO 線(xiàn)性調整率
Vo—LDO 名義輸出電壓
Vmax—LDO 大輸入電壓
△V—LDO 輸入 Vo 到 Vmax'輸出電壓大值和小值之差

7．電源抑制比(PSSR)
LDO 的輸入源往往許多干擾信號存在。PSRR 反映了 LDO 對于這些干擾信號的抑制能力。

三、LDO 的典型應用

低壓差線(xiàn)性穩壓器的典型應用如圖 3-1 所示。圖 3-1(a)所示電路是一種 常見(jiàn)的 AC/DC 電源，交流電源電壓經(jīng)變壓器后，變換成所需要的電壓，該電壓經(jīng)整流后變?yōu)橹绷麟妷?。在該電路中，低壓差線(xiàn)性穩壓器的作用是：在交流電源電壓或負載變化時(shí)穩定輸出電壓，抑制紋波電壓，消除電源產(chǎn)生的交流噪聲。

各種蓄電池的工作電壓都在一定范圍內變化。為了保證蓄電池組輸出恒定電壓，通常都應當在電池組輸出端接入低壓差線(xiàn)性穩壓器，如圖 3-1(b)所示。低壓差線(xiàn)性穩壓器的功率較低，因此可以延長(cháng)蓄電池的使用壽命。同時(shí)，由于低壓差線(xiàn)性穩壓器的輸出電壓與輸入電壓接近，因此在蓄電池接近放電完畢時(shí)，仍可保證輸出電壓穩定。

*，開(kāi)關(guān)性穩壓電源的效率很高，但輸出紋波電壓較高，噪聲較大，電壓調整率等性能也較差，特別是對模擬電路供電時(shí)，將產(chǎn)生較大的影響。在開(kāi)關(guān)性穩壓器輸出端接入低壓差線(xiàn)性穩壓器，如圖 2-3(c)所示，就可以實(shí)現有源濾波，而且也可大大提高輸出電壓的穩壓精度，同時(shí)電源系統的效率也不會(huì )明顯降低。

在某些應用中，比如無(wú)線(xiàn)電通信設備通常只有一足電池供電，但各部分電路常常采用互相隔離的不同電壓，因此必須由多只穩壓器供電。為了節省共電池的電量，通常設備不工作時(shí)，都希望低壓差線(xiàn)性穩壓器工作于睡眠狀態(tài)。為此，要求線(xiàn)性穩壓器具有使能控制端。有單組蓄電池供電的多路輸出且具有通斷控制功能的供電系統如圖 3-1(d)所示。

圖 3-1 低壓差線(xiàn)性穩壓器(LDO)典型應用

四、DC-DC

應當可以這樣理解：DCDC 的意思是直流變（到）直流（不同直流電源值的轉換），只要符合這個(gè)定義都可以叫 DCDC 轉換器，包括 LDO。但是一般的說(shuō)法是把直流變（到）直流由開(kāi)關(guān)方式實(shí)現的器件叫 DCDC。

DC-DC 轉換器包括升壓、降壓、升 / 降壓和反相等電路。DC-DC 轉換器的優(yōu)點(diǎn)是效率高、可以輸出大電流、靜態(tài)電流小。隨著(zhù)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(lèi)電源控制器的輸出脈動(dòng)和開(kāi)關(guān)噪音較大、成本相對較高。近幾年來(lái)，隨著(zhù)半導體技術(shù)的發(fā)展，表面貼裝的電感器、電容器、以及高集成度的電源控制芯片的成本不斷降低，體積越來(lái)越小。由於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(kāi)關(guān)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(dòng)、限流、PFM 或者 PWM 方式選擇等。

總的來(lái)說(shuō)，升壓是一定要選 DCDC 的，降壓，是選擇 DCDC 還是 LDO，要在成本，效率，噪聲和性能上比較。

五、LDO 與 DC/DC 對比
 

首先從效率上說(shuō)，DC/DC 的效率普遍要遠高于 LDO，這是其工作原理決定的。其次，DC/DC 有 Boost，Buck，Boost/Buck，(有人把 ChargePump 也歸為此類(lèi))；而 LDO 只有降壓型。

再次，也是很重要的一點(diǎn)，DC/DC 因為其開(kāi)關(guān)頻率的原因導致其電源噪聲很大，遠比 LDO 大的多，大家可以關(guān)注 PSRR 這個(gè)參數 . 所以當考慮到比較敏感的模擬電路時(shí)候，有可能就要犧牲效率為保證電源的純凈而選擇 LDO。

還有，通常 LDO 所需要的外圍器件簡(jiǎn)單，占面積小，而 DC/DC 一般都會(huì )要求電感，二極管，大電容，有的還會(huì )要 MOSFET，特別是 Boost 電路，需要考慮電感的大工作電流，二極管的反向恢復時(shí)間，大電容的 ESR 等等，所以從外圍器件的選擇來(lái)說(shuō)比 LDO 復雜，而且占面積也相應的會(huì )大很多。

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