LDO ,开关电源DC-DC的优缺点

一般LDO电源自身的功耗为(Vin-Vout)*Iout,因此这两者越大,功耗也越大,效率也就越低。

LDO ,开关电源DC-DC的优缺点(2008-11-06 22:40:23)转载标签: 电源杂谈 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。 LDO是低压降的意思:低压降(LDO)线性稳压器的成本低,噪音低,静态电流小,这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标:输出噪声30μV,PSRR为60dB,静态电流6μA,电压降只有100mV。LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平,主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET,而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的,不需要电流,所以大大降低了器件本身消耗的电流;另一方面,采用PNP晶体管的电路中,为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力,输入和输出之间的电压降不可以太低;而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由於MOSFET的导通电阻很小,因而它上面的电压降非常低。 如果输入电压和输出电压很接近,最好是选用LDO稳压器,可达到很高的效率。所以,在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最後有百分之十是没有使用,LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长,同时噪音较低。 如果输入电压和输出电压不是很接近,就要考虑用开关型的DCDC了,应为从上面的原理可以知道,LDO的输入电流基本上是等于输出电流的,如果压降太大,耗在LDO上能量太大,效率不高。 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。 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。 电源是各种电子设备必不可缺少的组成部分,其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作以及它的优点和缺点。   电源是各种电子设备必不可缺少的组成部分,其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源两大类,由于开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态,本身消耗的能量很低,开关电源效率可达80%~90%,比普通线性稳压电源提高近一倍,目前已成为稳压电源的主流产品。   2 开关稳压电源的结构   图(1)画出了开关稳压电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,开关管Vi,激励信号,续流二极管VD,储能电感和滤波电容C组成。实际上,开关稳压电源的核心部分是一个直流变压器。这里我们对直流变换器和逆变器作如下解释。逆变器,它是把直流转变为交流的装置。逆变器通常被广泛地应用在采用电平或电池组成的备用电源中。直流变换器,它是把直流转换成交流,然后又把交流转换成直流的装置。这种装置被广泛地应用在开关稳压电源中。采用直流变换器可以把一种直流供电电压变换成极性、数值各不同的多种直流供电电压。   3 开关稳压电源的优点和缺点   3.1 开关稳压电源的优点   功耗小,效率高。在图(1)中的开关稳压电源电路中,晶体管V在激励信号的激励下,它交替地工作在导通截止和截止导通的开关状态,转换速度很快,频率一般为50kHz左右,在一些技术先进的国家,可以做到几百或者近1000kHz。这使得开关晶体管V的功耗很小,电源的效率可以大幅度地提高,其效率可达到80%。   体积小,重量轻。从开关稳压电源的原理框图可以清楚地看到这里没有采用笨重的工频变压器。由于调整管V上的耗散功率大幅度降低后,又省去了较大的散热片。由于这两方面原因,所以开关稳压电源的体积小,重量轻。   稳压范围宽。从开关稳压电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的,输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来进行补偿,这样,在工频电网电压变化较大时,它仍能够保证有较稳定的输出电压。所以开关电源的稳压范围很宽,稳压效果很好。此外,改变占空比的方法有脉宽调制型和频率调制型两种。这样,开关稳压电源不仅具有稳压范围宽的优点,而且实现稳压的方法也较多,设计人员可以根据实际应用的要求,灵活地选用各种类型的开关稳压电源。   滤波的效率大为提高,使滤波电容的容量和体积大为减少。开关稳压电源的工作频率目前基本上是工作在50kHz,是线性稳压电源的1000倍,这使整流后的滤波效率几乎也提高了1000倍。就是采用半波整流后加电容滤波,效率也提高了500倍。在相同的纹波输出电压下,采用开关稳压电源时,滤波电容的容量只是线性稳压电源中滤波电容的1/5001/1000。   电路形式灵活多样。例如,有自激式和他激式,有调宽型和调频型,有单端式和双端式等等,设计者可以发挥各种类型电路的特长,设计出能满足不同应用场合的开关稳压电源。   3.2 开关稳压电源的缺点   开关稳压电源的缺点是存在较为严重的开关干扰。开关稳压电源中,功率调整开关晶体管V工作在开关状态,它产生的交流电压和电流通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰,这些干扰如果不采取一定的措施进行抑制、消除和屏蔽,就会严重地影响整机的正常工作。此外由于开关稳压电源振荡器没有工频变压器的隔离,这些干扰就会串入工频电网,使附近的其他电子仪器、设备和家用电器受到严重的干扰。   目前,由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距,因而造价不能进一步降低,也影响到可靠性的进一步提高。所以在我国的电子仪器以及机电一体化仪器中,开关稳压电源还不能得到十分广泛的普及及使用。特别是对于无工频变压器开关稳压电源中的高压电解电容器、高反压大功率开关管、开关变压器的磁芯材料等器件,在我国还处于研究、开发阶段。在一些技术先进国家,开关稳压电源虽然有了一定的发展,但在实际应用中也还存在一些问题,不能十分令人满意。这暴露出开关稳压电源的又一个缺点,那就是电路结构复杂,故障率高,维修麻烦。对此,如果设计者和制造者不予以充分重视,则它将直接影响到开关稳压电源的推广应用。当今,开关稳压电源推广应用比较困难的主要原因就是它的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高   4 LDO简介   LDO是一种微功耗的低压差线性稳压器,它通常具有极低的自有噪声和较高的电源抑制比PSRR(PowerSupplyRejectionRatio)。   LDO低压差线性稳压器的结构如图(2)主要包括启动电路、恒流源偏置单元、使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络和保护电路等。基本工作原理是这样的:系统加电,如果使能脚处于高电平时,电路开始启动,恒流源电路给整个电路提供偏置,基准源电压快速建立,输出随着输入不断上升,当输出即将达到规定值时,由反馈网络得到的输出反馈电压也接近于基准电压值,此时误差放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大,再经调整管放大到输出,从而形成负反馈,保证了输出电压稳定在规定值上,同理如果输入电压变化或输出电流变化,这个闭环回路将使输出电压保持不变,即:Vout=(R1+R2)/R2 ×Vref   实际的低压差线性稳压器还具有如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等其它的功能。

时间: 01-12

LDO ,开关电源DC-DC的优缺点的相关文章

(转)搞定DC/DC电源转换方案设计,必看金律十一条

[导读] 搞嵌入式的工程师们往往把单片机.ARM.DSP.FPGA搞的得心应手,而一旦进行系统设计,到了给电源系统供电,虽然也能让其精心设计的程序运行起来,但对于新手来说,有时可能效率低下,往往还有供电电流不足或过大引起这样那样的问题,本文十大金律轻松搞定DCDC电源转换电路设计. 关键词:DC/DC 搞嵌入式的工程师们往往把单片机.ARM.DSP.FPGA搞的得心应手,而一旦进行系统设计,到了给电源系统供电,虽然也能让其精心设计的程序运行起来,但对于新手来说,有时可能效率低下,往往还有供电电流

LDO和BUCK降压稳压器对比

LDO和BUCK降压稳压器对比 在采用MCU/DSP/FPGA设计的控制系统中,低压输入级(一般在12V以下),输出5V/3.3V/1.8V/1.5V/1.2V的电路中,常用的电源芯片是BUCK(降压型)开关稳压器和LDO(低压差)线性稳压器.这两款电源芯片在应用中,有着各自的优缺点,在电路设计时,需要根据实际有选择地使用.一.LDO和BUCK降压稳压器对比          1.当输入电压为高电压时(一般是>5V的时候),并且输入输出压差很大时,需要选用BUCK开关稳压器,这种情况下,采用开关

《FPGA全程进阶---实战演练》第二十一章 电源常用类型:LDO和 DCDC

高速电路中的电源设计 高速电路中的电源设计大概分为两种,一种是集总式架构,一种是分布式架构.集总式架构就是由一个电源输入,然后生成多种所需要的电压.如图1所示.这种架构会增加多个DC/DC模块,这样成本不可控,PCB面积也需要增加,但集总式分布架构可以提高整体电源转换效率. 图1 集总分布架构 分布式架构是先由一个模块生成一个中间电压,然后再去转换成其他单板所需要的电压,如图2所示.第一级输出可以要求有较大的噪声和纹波,第二级电源输出所需要的各种电源,这时必须考虑纹波和噪声问题.但分布式也有一个

电源管理组件选择指南

下表是一般情况下,挑选 LDO 或 DC/DC 切换式转换器的基本通则. 首先,要先判定输入和输出之间的电压差 (VIN-VOUT). 其次,还得考虑特定的应用需求,例如效率要求.散热限制.噪讯承受力.系统复杂性.成本等多种条件,才能决定最合适的电源方案为何. 下表是如何从线性稳压器 (LDO).降压转换器 (Buck).升压转换器 (Boost)或升/降压转换器中挑选合适拓朴的快速指引.

SEPIC 单端初级电感转换器 稳压器 -- Zeta 转换器

single ended primary inductor converter 单端初级电感转换器 SEPIC(single ended primary inductor converter) 是一种允许输出电压大于.小于或者等于输入电压的DCDC变换器. 输出电压由主控开关(三极管或MOS管)的占空比控制. 这种电路最大的好处是输入输出同极性. 尤其适合于电池供电的应用场合,允许电池电压高于或者小于所需要的输入电压. 比如一块锂电池的电压为3V ~ 4.2V,如果负载需要3.3V,那么SEPI

基于Multisim的boost斩波电路仿真

随着电力电子技术的迅速发展,高压开关稳压电源已广泛用于计算机.通信.工业加工和航空航天等领域.所有的电力设备都需要良好稳定的供电,而外部提供的能源大多为交流,电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流任务.但有时所供的直流电压不符合设备需要,仍需变换,称为DC/DC变换.直流斩波电路作为直流电变成另一种固定电压的DC-DC变换器,在直流传动系统..充电蓄电电路.开关电源.电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路.升压斩波电路.升降压斩波电路.复合斩

三星嵌入式四核4412开发板开源平台,助您快速开发新产品

POP 封装 长宽:5CM * 6CM,高度 1.5MM,320 个引脚(80 * 4):板载 1GB 内存,电源管理: SCP 封装 长宽:6CM * 7CM,高度 1.5MM,320 个引脚(80 * 4): SCP 板载 1G 或者 2G 内存,电源管理: 底板 iTOP-4412 全能版底板如下图所示: 屏幕 屏幕尺寸:9.7寸电容屏 分辨率:1024*768 核心板参数 尺寸:6cm*7cm 高度:连同连接器在内0.26cm CPU:Exynos4412,四核Cortex-A9,主频为

三星嵌入式开发平台 三星Cortex-A9 4412 POP与SCP对比

iTOP-4412核心板是迅为电子推出的一款高端四核核心板,其中分为POP封装与SCP封装,配备三星Exynos 4412四核处理器,主频为1.4GHz,内置16GB存储空间.该板设计小巧.配备三星自家电源管理芯片,具有9路DC/DC和28路LDO输出电源,在-20℃至70℃范围的高低温运行测试中运行良好,支持MPEG-4/MPEG2.H.264/H263.VC-1.DivX的视频编解码[email protected].这款核心板不仅拥有强大的配置,其进口高质量板对板连接器也使行业应用更加广泛

ARM嵌入式开发板

iTOP-4412 ARM嵌入式开发板----主要特点 iTOP-4412开发平台是北京迅为电子研发设计的嵌入式开发板平台,核心板配备64位双通道2GB DDR3,16GBEMMC存储,三星原厂S5M8767电源管理芯片,低功耗.底板板载高精度GPS模块,WIFI蓝牙模块,CAN,RS485等工业接口.资料,源码全开源. iTOP-4412 ARM嵌入式开发板 iTOP-4412 ARM嵌入式开发板 iTOP-4412 ARM嵌入式开发板----硬件参数屏幕屏幕尺寸 选配7寸高清电容屏/9.7寸