ldo和buck降壓穩壓器對比
在採用mcu/dsp/fpga設計的控制系統中,低壓輸入級(一般在12v以下),輸出5v/3.3v/1.8v/1.5v/1.2v的電路中,常用的電源晶元是buck(降壓型)開關穩壓器和ldo(低壓差)線性穩壓器。這兩款電源晶元在應用中,有著各自的優缺點,在電路設計時,需要根據實際有選擇地使用。
一、ldo和buck降壓穩壓器對比
1、當輸入電壓為高電壓時(一般是》5v的時候),並且輸入輸出壓差很大時,需要選用buck開關穩壓器,這種情況下,採用開關電源晶元,效率高,發熱量小;若採用線性穩壓器,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,優先考慮ldo線性穩壓器,這類晶元的特點是低成本,若在不考慮成本及高要求的情況下,也可使用開關穩壓器晶元。
2、當板級輸出電源的輸出電流》1a時,宜用buck開關穩壓器,這類晶元型號非常多,這裡就不一一枚舉了;當輸出的電源在1a以下,最好選擇ldo晶元,使用開關穩壓器就有些浪費資源了,呵呵。
3、buck開關穩壓器的輸出紋波及穩壓性不如ldo好,所以像mcu/dsp/fpga等核心電源(1.2v、1.5v、2.5v等)一般會選擇ldo,這個可以多看看ti的電源管理晶元手冊,裡面有很多針對不同處理器的晶元推薦型號。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,可採用「buck+ldo」方案。這個方案在一般的控制板上實現比較容易,成本也不高。
4、從電路設計的複雜程度上來說:buck開關穩壓器電路要用外部電感,體積較大,有些還要使用外部mos管,電路設計和除錯需要花費一定時間,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開關穩壓器的轉換效率比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。
總結:只有將兩者結合起來,才能得到乙個穩定的,被認為是完美的電源電路。
二、ldo和buck降壓穩壓器應用注意事項
1、導致 ldo 產生振盪最常見的原因是什麼?就是輸出電容器!
a、esr 過高。 質量欠佳的鉭電容器會具有高 esr,一般盡量採用進口器件。 鋁電解電容器在低溫條件下將具有高 esr,一般採用鉭電容器件。
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開關穩壓器晶元發熱嚴重的乙個原因: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容量與標識不符的情況,造成晶元發熱嚴重,解決方法就是採用直插式柱狀電感器。
三、電源設計分享
第乙個圖是乙個lp3965-adj的ldo電源設計,可以看到,在電路中設計了乙個大的接地平面用作散熱器。
第二個圖是乙個lm2596的降壓開關電源設計,可以發現,開關電源的晶元面積僅有1/2,損耗大大減少了,意味著開關電源能夠
承受更高的熱阻,減少散熱的面積。
**ldo是low dropout regulator,意為低壓差線性穩壓器,是相對於傳統的線性穩壓器來說的。傳統的線性穩壓器,如78xx系列的晶元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類的電源轉換晶元。
ldo線性降壓晶元:
原理相當於乙個電阻分壓來實現降壓,能量損耗大,降下的電壓轉化成了熱量,降壓的壓差和負載電流越大,晶元發熱越明顯。這類晶元的封裝比較大,便於散熱。
dc/dc降壓晶元:
在降壓過程中能量損耗比較小,晶元發熱不明顯。晶元封裝比較小,能實現pwm數字控制
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