LDO和DCDC电路的区别概述

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什么是DCDC

DC-DC指直流转直流电源（Direct Current）。是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。如，通过一个转换器能将一个直流电压（5.0V）转换成其他的直流电压（1.5V或12.0V），我们称这个转换器为DC-DC转换器，或称之为开关电源或开关调整器。

常见的DCDC电路有buck、boost、buck-boost、Charge pump分别是降压、升压、降压升压、降压电路

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DC-DC简述原理：

其实内部是先把DC直流电源转变为交流电电源AC。通常是一种自激震荡电路，所以外面需要电感等分立元件。

然后在输出端再通过积分滤波，又回到DC电源。由于产生AC电源，所以可以很轻松的进行升压跟降压。两次转换，必然会产生损耗，这就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC效率的问题。

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调制方式

1: PFM（脉冲频率调制方式）

开关脉冲宽度一定，通过改变脉冲输出的频率，使输出电压达到稳定。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。

2: PWM（脉冲宽度调制方式）

开关脉冲的频率一定，通过改变脉冲输出宽度，使输出电压达到稳定。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。

通常情况下，采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下：

PWM的频率，PFM的占空比的选择方法。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。

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架构分类

1.Buck电路工作原理

当开关导通时：输入电压Vin加到LC滤波器的输入端，二极管D反向截止，虚线所示回路导通。电感上的电流以固定斜率线性上升，电感储能。

当开关关断时：由于电感上的电流不能突变，电感中存储的能量向负载释放,电感电流通过二极管续流 ，在这个阶段，电流波形是一条斜率为负的斜线。

2.Boost电路工作原理

升压(Boost)斩波电路的工作原理：假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。

在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如下图，开关（三极管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。

放电过程如下图，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。

说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复。就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。

3.BUCK-BOOST电路工作原理

BUCK-BOOST电路是一种常用的DC/DC变换电路，其输出电压既可低于也可高于输入电压，但输出电压的极性与输入电压相反。

当功率管Q1闭合时，电流的流向见图2左侧图。输入端，电感L1直接接到电源两端，此时电感电流逐渐上升。导通瞬态时di/dt很大，故此过程中主要由输入电容CIN供电。输出端，COUT依靠自身的放电为RL提供能量。

当功率管Q1关断时，电流的流向见图2右侧图。输入端VIN给输入电容充电。输出端，由于电感的电流不能突变，电感通过续流管D1给输出电容COUT及负载RL供电。

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什么是LDO

LDO 是一种线性稳压器，使用在其饱和区域内运行的晶体管或场效应管（FET），从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。（常见的LDO芯片7805，1117）

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LDO简述原理：

大致的工作原理就是：参考电压Vref和反馈电压FB（VOUT通过两个电阻分压）分别接在误差放大器的反向和正向端，然后输出误差量，再通过MOS drive调整输出电压大小，达到输出稳定。当输出电压增大时，FB增大，放大器输出电压增加，PMOS管的G极电压增大，Usg减小，PMOS的输出电流和电压较小，形成了一个负反馈系统。

LDO电源基本由三大模块组成：调整电路模块、反馈电路模块、误差放大模块

反馈模块：经R1上的分压对LDO输出电压进行采集；R1与R2电阻误差为1%；

误差放大模块：将采集到的电压信号输入到比较器的反向端与正向端电压（实际想稳压输出的电压）进行比较，再将比较结果进行放大；有的LDO内部为节省器件面积，没有对Vref进行滤波处理，在这种请况下就需要在Vref引脚上10微法电容保证其低噪声和低纹波的输入；

调整模块：比较器输出的放大信号输入到MOS管的门级，使MOS管调整自身的导通压降，从而实现对输出的电压进行调整；其内部MOS管工作线性区。

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架构分类

1.PMOS LDO

常见的LDO是由P管构成的，由于LDO效率比较低，因此一般不会走大电流。

2.NMOS LDO

针对某些大电流低压差需求的场合，NMOS LDO应运而生。

3.传统PNP LDO

正输出电压的LDO（低压降）稳压器通常使用功率晶体管（也称为传递设备）作为 PNP。这种晶体管允许饱和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为 200mV 左右。

4.传统NPN LDO

使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备，其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。

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LDO和DCDC各自的优缺点

LDO外围器件少，电路简单，成本低，通常只需要一两个旁路电容；

DC-DC外围器件多，电路复杂，成本高；

LDO负载响应快，输出纹波小；

DC-DC负载响应比LDO慢，输出纹波大；

LDO效率低，输入输出压差不能太大；

DC-DC效率高，输入电压范围宽泛；

LDO只能降压；

DC-DC支持降压和升压；

LDO和DC-DC的静态电流都小，根据具体的芯片来看；

LDO输出电流有限，最高可能就几A，且达到最高输出和输入输出电压都有关系；

DC-DC输出电流高，功率大；

LDO噪声小；

DC-DC开关噪声大，为了提高开关DC-DC的精度，很多应用会在DC-DC后端接LDO；

LDO分为可调和固定型；

DC-DC一般都是可调型，通过FB反馈电阻调节；

审核编辑：刘清