圖文詳解DC-DC、LDO的結(jié)構(gòu)、工作原理-KIA MOS管

DC-DC原理框圖

線性電源、開(kāi)關(guān)電源哪個(gè)更好？

線性電源：優(yōu)點(diǎn)：外圍器件少，PCB面積小，無(wú)開(kāi)關(guān)噪聲，紋波??；缺點(diǎn)：降壓輸出，效率低，功耗大。

開(kāi)關(guān)電源：優(yōu)點(diǎn)：可升壓、降壓，效率高；缺點(diǎn)：電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，外圍器件多，輸出紋波大，費(fèi)用高。

LDO

LDO即low?dropout?regulator，低壓差線性穩(wěn)壓器，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(fù)載變化的影響。為了保證供電電壓穩(wěn)定不變，幾乎所有的電子設(shè)備都采用穩(wěn)壓器供電。

分類及原理

根據(jù)采用晶體管類型的不同，LDO可分為雙極型和CMOS型。其中，雙極型又有PNP和NPN兩種，CMOS型又有P-MOSFET和N-MOSFET兩種。雙極型英文又可以簡(jiǎn)稱為BJT。

1.CMOS型LDO的原理電路圖如下。能支持非常低的壓降、低靜態(tài)電流、改善的噪聲性能和低電源抑制，但P-MOS的成本更高一些。

2.雙極型LDO的原理電路圖如下。具有高輸入電壓的優(yōu)點(diǎn)，且擁有更好的瞬態(tài)響應(yīng)，但需要更高的壓降電壓。

LDO內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖-N通道MOS穩(wěn)壓器：

工作原理：

1.電路開(kāi)始啟動(dòng)，恒流源給整個(gè)電路提供偏執(zhí)，基準(zhǔn)源電壓快速建立

2.輸出隨著輸入不斷上升，輸出達(dá)到規(guī)定值，輸出反饋電壓和基準(zhǔn)電壓經(jīng)過(guò)比較器產(chǎn)生負(fù)反饋信號(hào)，作用于MOS管，保證了輸出電壓的穩(wěn)定

3.這個(gè)閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變，實(shí)現(xiàn)了低壓差的穩(wěn)壓，Vout = Vref * ( R1 + R2 ) / R2，Vref - 基準(zhǔn)電壓。

實(shí)際LDO的結(jié)構(gòu)比圖中要復(fù)雜，包括啟動(dòng)電路、恒流源偏置單元、使能電路、調(diào)整元件、基準(zhǔn)源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)電路等。

LDO和DC-DC的對(duì)比

1、DC-DC包括boost（升壓）、buck（降壓）、Boost/buck（升/降壓）和反相結(jié)構(gòu)，具有高效率、高輸出電流、低靜態(tài)電流等特點(diǎn)，隨著集成度的提高，許多新型DC-DC轉(zhuǎn)換器的外圍電路僅需電感和濾波電容，優(yōu)點(diǎn)是效率高，輸入電壓范圍較寬，但是輸入輸出的壓差相對(duì)LDO要求較大，負(fù)載響應(yīng)比LDO差，輸出紋波比LDO大。

2、LDO：低壓差線性穩(wěn)壓器的突出優(yōu)點(diǎn)是具有最低的成本，最低的噪聲和最低的靜態(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(dá)到以下指標(biāo)：30μV輸出噪聲、60dBPSRR、6μA靜態(tài)電流及100mV的壓差，LDO 一般應(yīng)用于壓差低的電源轉(zhuǎn)換，功耗低，紋波小，效率低（低壓差電源轉(zhuǎn)換時(shí)，效率大大提高）

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