開關電源 vs LDO電源—原理

2017-10-17 by:CAE仿真在線來源:互聯網

從本篇開始,我們來談談開關電源和LDO電源的一些原理上,指標上的區別對比,目的是分析它們之間的優缺點,從而找到如何在PCB設計上更好的進行選擇使用。本來本人是想從直流電源的種類的選擇進行切入,查閱了不少資料,發現對直流電源的分類不太明確,按類型分,按電路結構分,按拓撲分都不太一樣。有的把它分為線性型,開關型,可控硅整流型和感應型;有的又把它分為化學電源,線性穩壓電源和開關型穩壓電源,有的分類干脆就分兩種,線性型和開關型。

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電源,其中線性電源主要使用LDO電源,開關電源就是我們通常說的DC-DC電源。其實嚴謹來說,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整管壓差而得名。

前面的文章有提過開關電源的一些原理,因此在講它們的區別之前,覺得應該補充下LDO的原理,然后才能進行下面的對比。

LDO,low dropout regulator,中文是低壓差線性穩壓器,它內部的一般結構如下圖:

用到的元器件也比較簡單,一個串聯調整管VT,兩個分壓電阻R1,R2,放大器A,基準電壓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基準電壓,放大器的輸出用來驅動調整管,調整管的輸入輸出連接輸入輸出電壓。

然后它是怎么進行穩壓的呢,我們對它的工作原理進行描述下:

當輸出電壓Uout下降時,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動電流增加,從而導致串聯調整管的壓降減小,即Uin-Uout減小,最終使Uout電壓上升。當輸出電壓Uout上升時同理。

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

我們把輸入電壓比喻成一個大的水龍頭,我們的目的是從這個大的水龍頭(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水閥,把水閥開到一個我們需要的位置,把這個位置固定,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,用右邊的方法,我們通過不斷的把水龍頭全開全關,這樣其實也能得到連續的水流,前提是我們開和關的速度要快些,不然水流會斷,然后通過開和關的時間的比例也能控制水流的大小。這其實就是LDO和DC-DC電源工作原理的主要區別。(希望大家能看明白呵呵)

問題來了

你們是怎么進行選用使用開關電源還是LDO電源的呢,一般會關注或者是對比它們的哪些指標呢?

轉自一搏科技高速先生黃剛 | 文

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