線性穩壓器與開關穩壓器的比較
1.DC to DC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、低靜態電流等特點,隨著集成度的提高,許多新型DC-DC 轉換器的外圍電路僅需電感和濾波電容;但該類電源控制器的輸出紋波和開關噪聲較大、成本相對較高。
2.LDO:低壓差線性穩壓器的突出優點是具有最低的成本,最低的噪聲和最低的靜態電流。它的外圍器件也很少,通常只有一兩個旁路電容。新型LDO可達到 以下指標:30μV 輸出噪聲、60dB PSRR、6μA 靜態電流及100mV 的壓差。LDO 線性穩壓器能夠實現這些特性的主要原因在于內部調整管采用了P 溝道場效應管,而不是通常線性穩壓器中的PNP 晶體管。P 溝道的場效應管不需要基極電流驅動,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 晶體管進入飽和狀態降低輸出能力,必須保證較大的輸入輸出壓差;而P 溝道場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, LDO 是最好的選擇,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,盡管電池最后放電能量的百分之十沒有使用,但是LDO 仍然能夠在低噪聲結構中提供較長的電池壽命。
什么是開關穩壓器?
開關穩壓器使用輸出級,重復切換“開”和“關”狀態,與能量存貯部件(電容器和感應器)一起產 生輸出電壓。它的調整是通過根據輸出電壓的反饋樣本來調整切換定時來實現的。在固定頻率的穩壓器中,通過調節開關電壓的脈沖寬度來調節切換定時 ? 這就是所謂的 PWM 控制。在門控振蕩器或脈沖模式穩壓器中,開關脈沖的寬度和頻率保持恒定,但是,輸出開關的“開”或“關”由反饋控制。
根據開關和能量存貯部件的排列,產生的輸出電壓可以大于或小于輸入電壓,并且可以用一個穩壓器產生多個輸出電壓。在大多數情況下,在同樣的輸入電壓和輸出電壓要求下,脈沖(降壓)開關穩壓器比線性穩壓器轉換電源的效率更高。
什么是 LDO(低壓降)穩壓器?
LDO 是一種線性穩壓器。線性穩壓器使用在其線性區域內運行的晶體管或 FET,從應用的輸入電壓中減去超額的電壓,產生經過調節的輸出電壓。所謂壓降電壓,是指穩壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的 LDO(低壓降)穩壓器通常使用功率晶體管(也稱為傳遞設備)作為 PNP。這種晶體管允許飽和,所以穩壓器可以有一個非常低的壓降電壓,通常為 200mV 左右;與之相比,使用 NPN 復合電源晶體管的傳統線性穩壓器的壓降為 2V 左右。負輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設備,其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設備類似。
更新的發展使用 CMOS 功率晶體管,它能夠提供最低的壓降電壓。使用 CMOS,通過穩壓器的唯一電壓壓降是電源設備負載電流的 ON 電阻造成的。如果負載較小,這種方式產生的壓降只有幾十毫伏。
線性穩壓器與開關穩壓器的比較如何?
- 簡單
- 輸出紋波電壓低
- 出色的 line 和負載穩壓
- 對負載和 line 的變化響應迅速
- 電磁干擾 (EMI) 低
- 效率高(降低了冷卻所需的源電源需求)
- 能夠處理較高的電源密度
- 拓撲學結果可用于傳遞單個或多個輸出電壓,大于或小于生成的輸出電壓
- 效率低
- 如果需要冷卻設備,則要求較大的空間
- 輸出紋波電壓高
- 瞬時恢復時間較慢
- 產生電磁干擾(EMI)
線性電壓穩壓器 | 開關電壓穩壓器 |
優點: | 優點: |
缺點: | 缺點: |
LDO是低壓差的器件,因此,輸出多為固定電壓,否則失去了低壓差的意義,盡管輸入電壓可以在一定的范圍。
DCtoDC是電壓轉換,有升壓、降壓等,一般升壓電路的輸出電流不可能做大,而降壓的電流可以做得較大。
TI公司有各種上述電路,可以到TI公司的網站查,數據多數是英文的。其他公司的用得不多,不好說。
DC-DC,其實內部是先把DC直流電源轉變為交流電電源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積分濾波,又回到DC電源。由于產生AC電源,所以可以很輕松的進行升壓跟降壓。兩次轉換,必然會產生損耗,這就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC效率的問題。
LDO是low dropout regulator,意為低壓差線性穩壓器,是相對于傳統的線性穩壓器來說的。傳統的線性穩壓器,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,如5v轉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類的電源轉換芯片。生產LDO芯片的公司很多,常見的有ALPHA, Linear(LT), Micrel, National semiconductor,TI等。
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