開關(guān)電源 vs LDO電源—原理

2017-10-17 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

從本篇開始,我們來談?wù)勯_關(guān)電源和LDO電源的一些原理上,指標(biāo)上的區(qū)別對(duì)比,目的是分析它們之間的優(yōu)缺點(diǎn),從而找到如何在PCB設(shè)計(jì)上更好的進(jìn)行選擇使用。本來本人是想從直流電源的種類的選擇進(jìn)行切入,查閱了不少資料,發(fā)現(xiàn)對(duì)直流電源的分類不太明確,按類型分,按電路結(jié)構(gòu)分,按拓?fù)浞侄疾惶粯?。有的把它分為線性型,開關(guān)型,可控硅整流型和感應(yīng)型;有的又把它分為化學(xué)電源,線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)型穩(wěn)壓電源,有的分類干脆就分兩種,線性型和開關(guān)型。

回到我們熟悉的PCB中,大的分類就比較明確了,主要有線性電源和開關(guān)電源,其中線性電源主要使用LDO電源,開關(guān)電源就是我們通常說的DC-DC電源。其實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)來說,線性電源不能等同于LDO電源,LDO電源只是線性電源的其中一種,只不過它具有比較低的調(diào)整管壓差而得名。

前面的文章有提過開關(guān)電源的一些原理,因此在講它們的區(qū)別之前,覺得應(yīng)該補(bǔ)充下LDO的原理,然后才能進(jìn)行下面的對(duì)比。

LDO,low dropout regulator,中文是低壓差線性穩(wěn)壓器,它內(nèi)部的一般結(jié)構(gòu)如下圖:

用到的元器件也比較簡(jiǎn)單,一個(gè)串聯(lián)調(diào)整管VT,兩個(gè)分壓電阻R1,R2,放大器A,基準(zhǔn)電壓REF部分,然后就可以把輸入和輸出連接起來,由R1和R2分壓得到的放大器的同相輸入端電壓為取樣電壓,放大器反相輸入端電壓為一個(gè)基準(zhǔn)電壓,放大器的輸出用來驅(qū)動(dòng)調(diào)整管,調(diào)整管的輸入輸出連接輸入輸出電壓。

然后它是怎么進(jìn)行穩(wěn)壓的呢,我們對(duì)它的工作原理進(jìn)行描述下:

當(dāng)輸出電壓Uout下降時(shí),由R1和R2分壓的取樣電壓(即放大器的同相輸入端電壓)下降,因此放大器的輸出驅(qū)動(dòng)電流增加,從而導(dǎo)致串聯(lián)調(diào)整管的壓降減小,即Uin-Uout減小,最終使Uout電壓上升。當(dāng)輸出電壓Uout上升時(shí)同理。

如果你們覺得關(guān)于開關(guān)電源和LDO的原理描述還過于復(fù)雜的話,本人還特地畫了以下這個(gè)模型進(jìn)行比喻(畫得不太好看,請(qǐng)多多見諒哈)。

我們把輸入電壓比喻成一個(gè)大的水龍頭,我們的目的是從這個(gè)大的水龍頭(輸入電壓)中接取小的水流(輸出電壓),我們有以下兩種方式去完成。

左邊的方式是我們加個(gè)水閥,把水閥開到一個(gè)我們需要的位置,把這個(gè)位置固定,然后讓水龍頭流出我們需要的水流大小;或者我們腦洞可以開得大一點(diǎn),用右邊的方法,我們通過不斷的把水龍頭全開全關(guān),這樣其實(shí)也能得到連續(xù)的水流,前提是我們開和關(guān)的速度要快些,不然水流會(huì)斷,然后通過開和關(guān)的時(shí)間的比例也能控制水流的大小。這其實(shí)就是LDO和DC-DC電源工作原理的主要區(qū)別。(希望大家能看明白呵呵)

問題來了

你們是怎么進(jìn)行選用使用開關(guān)電源還是LDO電源的呢,一般會(huì)關(guān)注或者是對(duì)比它們的哪些指標(biāo)呢?

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