DC-DC和LDO都是電源芯片，兩者差異很大，用法也不同，這篇博客講述LDO和DC-DC的一些差異，幫助更好的認(rèn)識LDO和DC-DC并進(jìn)行選型。

基本概念

LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器)

功能：將輸入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的、更低的輸出電壓，通過線性調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。利用功率晶體管(如MOSFET或BJT)作為可變電阻，通過控制其導(dǎo)通程度來調(diào)整輸出電壓。

特點(diǎn)：無開關(guān)噪聲，結(jié)構(gòu)簡單，但效率較低(尤其在壓差大時)。

典型應(yīng)用：噪聲敏感的低壓差場景(如傳感器供電、模擬電路)。

DC-DC(直流-直流轉(zhuǎn)換器)

功能：通過開關(guān)電路(Buck、Boost、Buck-Boost等拓?fù)?實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。

特點(diǎn)：效率高(可達(dá)90%以上)，但存在開關(guān)噪聲，需外圍濾波元件。

典型應(yīng)用：大電流、高壓差或需升/降壓的場景(如電池供電設(shè)備、數(shù)字系統(tǒng))。

1. LDO是什么

LDO是low dropout regulator的簡稱，即低壓差線性穩(wěn)壓器，這是相對于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來說的，傳統(tǒng)的穩(wěn)壓器，輸入比輸出要高出很多，否則無法工作，LDO可能輸入比輸出高1~2V即可。

LDO低壓差，主要是內(nèi)部使用PMOS管，普通的線性穩(wěn)壓器使用的是PNP三極管，PMOS是電壓驅(qū)動，無需電流，大大減少LDO本身消耗的電流;普通的穩(wěn)壓器為了防止PNP三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)而降低輸出能力，所以輸入輸出壓降不能太低，而PMOS管的導(dǎo)通內(nèi)阻很小，導(dǎo)通壓降等于導(dǎo)通內(nèi)阻乘以輸出電流，所以導(dǎo)通壓降很低。

2. LDO典型電路

現(xiàn)在的LDO集成度高，一般只需要2個電容(一般是2個1uF)和一個LDO芯片即可，電路簡單。

3. DC-DC是什么

DC-DC是一種在直流電路中將一個電壓值的電能變?yōu)榱硪粋€電壓值的電能的裝置，嚴(yán)格意義上LDO也是一種DC-DC，在電源芯片選型中，LDO和DC-DC則是兩種完全不同的芯片。

DC-DC包括三種類型：BUCK(降壓)、BOOST(升壓)、BUCK/BOOST(升降壓)。

4. DC-DC典型電路

一個典型的DC-DC BUCK電路，包括輸入輸出電容，F(xiàn)REQ頻率設(shè)置，EN使能管腳，F(xiàn)B反饋電阻，SW上加續(xù)流二極管和電感，BST電容，COMP頻率補(bǔ)償?shù)取?

電源模塊在生活中應(yīng)用在很多場景上面，例如在通訊方面、工業(yè)自動化、電力控制、鐵路、礦業(yè)、軍工等領(lǐng)域。直流電源轉(zhuǎn)換模塊分為兩種：低壓差線性電源(LDO)和開關(guān)電源(DC-DC)。

LDO

傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器，如78xx系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓高出2v~3V以上，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，例如5V轉(zhuǎn)3.3V，輸入與輸出的壓差只有1.7v，顯然是不滿足條件的。針對這種情況，才有了LDO類的電源轉(zhuǎn)換芯片。

線性電源主要使用LDO(low dropout regulator)，即低壓差線性直流穩(wěn)壓電源模模塊。

LDO通過調(diào)整電路管的阻抗變化使輸出電壓保持穩(wěn)定，當(dāng)輸出電壓由輸入電壓升高或負(fù)載電流減小，出現(xiàn)輸出電壓偏離設(shè)定值而升高的趨勢時，通過負(fù)反饋使調(diào)整管的阻抗增大，降低輸出電壓使之恢復(fù)設(shè)定值而保持穩(wěn)定。當(dāng)輸入電壓降低或負(fù)載電流增大，出現(xiàn)輸出電壓偏離設(shè)定值而降低的趨勢時，通過負(fù)反饋使調(diào)整管的阻抗減小，提高輸出電壓使之恢復(fù)設(shè)定值而保持穩(wěn)定。

現(xiàn)在的LDO集成度高，一般只需要2個電容(一般是2個1uF)和一個LDO芯片即可。

DC-DC

開關(guān)電源DC-DC(Directcurrent-Directcurrent)轉(zhuǎn)換器是由調(diào)節(jié)芯片、電桿電磁線圈、二極管、三極管和電容器組合而成，開關(guān)電源DC-DC為轉(zhuǎn)換成輸入工作電壓后有效輸出穩(wěn)定工作電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。開關(guān)穩(wěn)壓電源(DC-DC)是利用開關(guān)電源電路輸出占空比或工作頻率可調(diào)式的脈沖發(fā)生器，利用高頻率穩(wěn)壓管、電感器、電容器形成直流電輸出電壓，利用更改占空比或工作頻率而調(diào)節(jié)輸出電壓。

開關(guān)電源DC-DC包括三種類型：BUCK(降壓)、BOOST(升壓)、BUCK/BOOST(升降壓)。按照市場需求可選用三種調(diào)節(jié)，PWM調(diào)節(jié)型工作效率高并具備良好的輸出電壓紋波和噪聲，PFM調(diào)節(jié)型即便長時間應(yīng)用，特別是在小負(fù)載時具備耗電量小的特點(diǎn)。PWM/PFM轉(zhuǎn)換成型小負(fù)載時推行PFM調(diào)節(jié)，且在重負(fù)載時系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換成到PWM調(diào)節(jié)。

一個典型的DC-DC BUCK電路，包括輸入輸出電容，F(xiàn)REQ頻率設(shè)置，EN使能管腳，F(xiàn)B反饋電阻，SW上加續(xù)流二極管和電感，BST電容，COMP頻率補(bǔ)償?shù)取?

聯(lián)系與互補(bǔ)

共同目標(biāo)：均用于提供穩(wěn)定的直流電壓，滿足負(fù)載需求。

多級穩(wěn)壓：先用DC-DC降壓至中間電壓，再用LDO提供低噪聲輸出(如射頻電路供電)。

動態(tài)調(diào)節(jié)：DC-DC提供主電源，LDO為低噪聲模塊供電。

LDO適用場景：

輸入/輸出電壓差小(如3.3V→2.8V)。

對噪聲敏感(如ADC、PLL、傳感器)。

小電流、低功耗設(shè)備(如IoT設(shè)備)。

DC-DC適用場景：

輸入/輸出電壓差大(如12V→1.8V)。

大電流需求(如CPU、電機(jī)驅(qū)動)。

需升壓或升降壓(如電池供電設(shè)備中電池電壓波動)。

四、選型關(guān)鍵參數(shù)

輸入電壓范圍：

LDO需滿足 Vin>Vout+VdropoutVin>Vout+Vdropout。

DC-DC根據(jù)拓?fù)渲С纸祲?Buck)、升壓(Boost)或升降壓(Buck-Boost)。

輸出電流需求：

LDO在大電流時發(fā)熱嚴(yán)重(熱設(shè)計(jì)關(guān)鍵)。

DC-DC適合高電流場景(但需注意電感飽和電流)。

效率要求：

壓差大時優(yōu)先選擇DC-DC(避免LDO的高熱損耗)。

噪聲容忍度：

敏感電路(如模擬前端)優(yōu)先選LDO。

五、典型應(yīng)用示例

LDO應(yīng)用：

手機(jī)基帶芯片的模擬電源(1.8V)。

精密傳感器的3.3V供電(輸入5V，壓差1.7V)。

DC-DC應(yīng)用：

筆記本電腦的CPU核心電壓(12V→1.2V，大電流)。

太陽能電池板升壓至24V供儲能系統(tǒng)。

工作原理和效率

LDO通常具有簡單的工作原理，提供連續(xù)的線性調(diào)節(jié)，但效率相對較低;而DC-DC轉(zhuǎn)換器采用開關(guān)模式工作，效率更高，特別是在大電流負(fù)載下。

輸出紋波和噪聲水平

LDO在輸出紋波和噪聲控制方面表現(xiàn)更佳，適合對噪聲敏感的應(yīng)用;DC-DC轉(zhuǎn)換器可能產(chǎn)生較高的紋波和噪聲。

體積和成本

LDO結(jié)構(gòu)簡單，體積較小，成本低;而DC-DC轉(zhuǎn)換器通常更復(fù)雜，需要更多的外圍組件，從而體積更大，成本更高。

應(yīng)用場景和適用性

根據(jù)不同的應(yīng)用場景，LDO和DC-DC轉(zhuǎn)換器各有優(yōu)勢。LDO適用于低功耗、高穩(wěn)定性的場景，而DC-DC轉(zhuǎn)換器適用于高效率、大功率的應(yīng)用。

熱管理和可靠性

LDO的熱管理相對簡單，但在大功率應(yīng)用中可能面臨過熱問題;DC-DC轉(zhuǎn)換器的熱性能更好，但設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。

調(diào)節(jié)動態(tài)范圍

LDO的調(diào)節(jié)范圍受限于輸入和輸出之間的電壓差，而DC-DC轉(zhuǎn)換器可以提供更廣泛的調(diào)節(jié)范圍。

設(shè)計(jì)復(fù)雜性

LDO的設(shè)計(jì)相對簡單，易于實(shí)現(xiàn);DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)更復(fù)雜，但提供了更高的靈活性和優(yōu)化空間。

通過本文的詳細(xì)分析，讀者將更清晰地理解LDO和DC-DC轉(zhuǎn)換器在電源管理方案中的差異及其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，從而能夠根據(jù)特定的電子設(shè)計(jì)需求做出更合理的選擇。這對于實(shí)現(xiàn)高效、可靠的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)至關(guān)重要。