ldo和buck降壓穩(wěn)壓器對比

　　一、LDO穩(wěn)壓器

　　LDO即low dropout regulator，是一種低壓差線性穩(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至少高出2V~3V，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(zhuǎn)3.3V，輸入與輸出之間的壓差只有1.7v，顯然這是不滿足傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器的工作條件的。針對這種情況，芯片制造商們才研發(fā)出了LDO類的電壓轉(zhuǎn)換芯片。

　　LDO穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)：

　　LDO低壓差線性穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)主要包括啟動電路、恒流源偏置單元、使能電路、調(diào)整元件、基準源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡和保護電路等?；?a target="_blank">工作原理是這樣的：系統(tǒng)加電，如果使能腳處于高電平時，電路開始啟動，恒流源電路給整個電路提供偏置，基準源電壓快速建立，輸出隨著輸入不斷上升，當輸出即將達到規(guī)定值時，由反饋網(wǎng)絡得到的輸出反饋電壓也接近于基準電壓值，此時誤差放大器將輸出反饋電壓和基準電壓之間的誤差小信號進行放大，再經(jīng)調(diào)整管放大到輸出，從而形成負反饋，保證了輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定值上，同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化，這個閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變，即：Vout=（R1+R2）/R2 ×Vref

　　實際的低壓差線性穩(wěn)壓器還具有如負載短路保護、過壓關斷、過熱關斷、反接保護等其它的功能。

　　LDO穩(wěn)壓器工作原理：

　　如右圖所示，該電路由串聯(lián)調(diào)整管VT、取樣電阻R1和R2、比較放大器A組成。

　　取樣電壓加在放大器A的反相輸入端，與加在同相輸入端的基準電壓Uref相比較，兩者的差值經(jīng)放大器A放大后，控制串聯(lián)調(diào)整管的壓降，從而穩(wěn)定輸出電壓。當輸出電壓Uout降低時，基準電壓與取樣電壓的差值增加，比較放大器輸出的驅(qū)動電流增加，串聯(lián)調(diào)整管壓降減小，從而使輸出電壓升高。相反，若輸出電壓Uout超過所需要的設定值，比較放大器輸出的前驅(qū)動電流減小，從而使輸出電壓降低。供電過程中，輸出電壓校正連續(xù)進行，調(diào)整時間只受比較放大器和輸出晶體管回路反應速度的限制。

　　應當說明，實際的線性穩(wěn)壓器還應當具有許多其它的功能，比如負載短路保護、過壓關斷、過熱關斷、反接保護等，而且串聯(lián)調(diào)整管也可以采用MOSFET。

　　二、BUCK穩(wěn)壓器

　　BUCK變換器有關指標：

　　? 輸入電壓： 標稱直流48V， 范圍： 43V~53V

　　? 輸出電壓： 直流24V， 5A

　　? 輸出電壓紋波： 100mV

　　? 電流紋波： 0.25A

　　? 開關頻率： 250kHz

　　? 相位裕量：60?

　　? 幅值裕量：10dB

　　Buck穩(wěn)壓器應用：

　　國際整流器公司 （簡稱IR） 推出IR3891和IR3892 SupIRBuck集成式雙輸出穩(wěn)壓器，適用于空受限的網(wǎng)絡通信、服務器和存儲應用。

　　全新雙輸出器件對5V到12V輸入、1V到21V輸入 （使用5V外偏置） 單電源軌操作進行了優(yōu)化。IR3891和IR3892采用了纖巧的5×6mm PQFN封裝，在165mm2的小巧占位面積內(nèi)，分別為需要4A/通道或者6A/通道的應用帶來極為緊湊的解決方案。

　　IR亞太區(qū)銷售副總裁潘大偉表示：“IR3892單面電路板設計與傳統(tǒng)的利用兩個6A單輸出轉(zhuǎn)換器的設計相比，縮減電路板面積達46%。該器件也可用于雙面電路板設計，可將傳統(tǒng)設計中電路板面積所需空間減少到30%以下。”

　　R3891和IR3892配備獲得專利的調(diào)變電路，能夠在無抖動及無噪聲的情況下以更高頻率或帶寬操作，實現(xiàn)更理想的瞬態(tài)響應，并可減少輸出電容器數(shù)量和縮小整體系統(tǒng)尺寸。其它主要功能包括可降低輸入電容的交錯式相位、有助于免除串擾的傳動隔離和通道2上的排序能力。

　　潘大偉補充道：“這兩款全新雙輸出器件具有SupIRBuck產(chǎn)品系列的功能和優(yōu)勢，提供高效的超緊湊解決方案，以滿足空間受限且功率較低的網(wǎng)絡通信、服務器和存儲應用的需求?！?/p>

　　IR3891 和IR3892包含一系列標準的SupIRBuck功能，例如分別高達1.5MHz和1.0MHz的開關頻率、預偏置啟動、輸入電壓監(jiān)測啟動、過壓保護、電源正常信號、用于明線反饋和可調(diào)式OVP的可選的實際輸出電壓檢測、內(nèi)部軟啟動、1.0V最低輸入電壓 （外偏置） ，以及-40oC到125oC的工作結(jié)溫等。新器件與整個SupIRBuck產(chǎn)品系列都適合工業(yè)應用，可確保為耐用系統(tǒng)提供堅固設計。

　　三、LDO和BUCK降壓穩(wěn)壓器對比

　　1、當輸入電壓為高電壓時（一般是》5V的時候），并且輸入輸出壓差很大時，需要選用BUCK開關穩(wěn)壓器，這種情況下，采用開關電源芯片，效率高，發(fā)熱量??；若采用線性穩(wěn)壓器，則輸入輸出的壓差過大，這部分功率都被消耗了，造成效率低、發(fā)熱量巨大，需要額外增加大的散熱片。當輸入電壓在5V以下時，優(yōu)先考慮LDO線性穩(wěn)壓器，這類芯片的特點是低成本，若在不考慮成本及高要求的情況下，也可使用開關穩(wěn)壓器芯片。

　　2、當板級輸出電源的輸出電流》1A時，宜用BUCK開關穩(wěn)壓器，這類芯片型號非常多，這里就不一一列舉了；當輸出的電源在1A以下，最好選擇LDO芯片，使用開關穩(wěn)壓器就有些浪費資源了，呵呵。

　　3、BUCK開關穩(wěn)壓器的輸出紋波及穩(wěn)壓性不如LDO好，所以像MCU/DSP/FPGA等內(nèi)核電源（1.2V、1.5V、2.5V等）一般會選擇LDO，這個可以多看看TI的電源管理芯片手冊，里面有很多針對不同處理器的芯片推薦型號。另外，當輸入電壓很高或輸入/輸出電壓壓差很大，且輸出電流比較大時，可采用“BUCK+LDO”方案。這個方案在一般的控制板上實現(xiàn)比較容易，成本也不高。

　　4、從電路設計的復雜程度上來說：BUCK開關穩(wěn)壓器電路要用外部電感，體積較大，有些還要使用外部MOS管，電路設計和調(diào)試需要花費一定時間，除非是前期積累的成熟設計；而LDO電路則很簡單，其外圍電路只需要幾個濾波電容。

　　5、BUCK開關穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換效率比LDO高，熱溫特性也比LDO好；在電路設計時，當需要輸出電壓精度很高時，必須用LDO來實現(xiàn)。

　　總結(jié)：只有將兩者結(jié)合起來，才能得到一個穩(wěn)定的，被認為是完美的電源電路。

　　四、LDO和BUCK降壓穩(wěn)壓器應用注意事項

　　1、導致 LDO 產(chǎn)生振蕩最常見的原因是什么？就是輸出電容器！

　　A、ESR 過高。 質(zhì)量欠佳的鉭電容器會具有高 ESR，一般盡量采用進口器件。 鋁電解電容器在低溫條件下將具有高 ESR，一般采用鉭電容器件。

　　B、ESR 過低。在電路中，最好選用知名品牌的貼片器件。

　　2、造成BUCK開關穩(wěn)壓器芯片發(fā)熱嚴重的一個原因：就是電感。

　　我們知道電感器的選擇是依靠負載電阻，工作頻率，輸出電壓（占空比）工作效率來確定的，不是越大或者越小越好。目前，一些購買到的貼片電感容易出現(xiàn)容量與標識不符的情況，造成芯片發(fā)熱嚴重，解決方法就是采用直插式柱狀電感器。