关于LDO与DC/DC的了解

前言：讲解说明，因为本人公司对24V降压5V有两个方案，其主要原因降成本需求

先看设计的原理图

LDO降压

dc/dc降压

首先对于两者电压的输入端和输出端测量电压是否平稳，如果波动那就没什么意义了。如下图示波器测量所得：

空载下dc/dc

空载下LDO

负载下dc/dc

负载下LDO

可见输入输出都很稳定，且空载和负载条件下也很平稳。

LDO的降压原理

内部逻辑图

LDO内部主要是基准参考电压、误差放大器、分压取样电路和MOS管调整电路。

首先分压取样电路三个电阻分压对输出电压进行采集，误差放大电路将采集的电压输入到误差放大器的反向输入端，与正向输入端的基准电压（也就是期望输出的电压）进行比较，再将比较结果进行放大。MOS管调整电路把这个放大后的信号输出到MOS管的栅极，从而这个放大后的信号（电流）就可以控制MOS管的导通电压了，这就是一个负反馈调节回路。 MOS管输出电压就是输入电压减去导通电压，因此控制了导通电压就相当于控制了LDO的输出电压了。当输出电压与基准电压相差较大的时候，比较器输出信号变强，从而MOS管压降变小，输出电压变小，从而基准电压与输出电压变得更加接近。从LDO工作原理我们可以得知，LDO只能降压。

LDO的特点

1.LDO在使用的时候，非常方便，除了输入、输出端加上滤波电容，不需要其他外围器件，而一般的DCDC模块在使用时要电感、电容、二极管等外围器件组合，且布局也需要特别讲究，否则使用效果不尽人意。LDO芯片一般都比较便宜，且不需要很多外围器件，非常适合低成本方案。

2.使用LDO时，需注意输入电压与输出电压差不能太大，否则效率会非常低。LDO效率η=（Vin-Vout）/Vin，比如输入电压Vin为24V，输出电压Vout3.3V，计算得出效率η=13.75%，效率很低。所以使用LDO时，尽量控制输入输出电压差。

插入：

LDO输出端电流

LDO效率η=Vout/Vin，输入电压Vin为24V，输出电压Vout为5V，计算得 出效率η=20.83%

3.因为其原理为线性调节方式，所以不会产生开关噪声，同时电路纹波也很小，LDO重要参数之一也是巨大优点之一便是纹波小，即PSRR好，PSRR是电源抑制比，是LDO对输入电源纹波的抑制程度，PSRR的绝对值绝越大越好。看PSRR曲线有个转折点，左边为LDO自身起主导作用，右边为输出电容起主导作用自，PSRR性能好的LDO左边的曲线会更高，加大输出电容，右边的曲线会升高。。

LDO选型需考虑的重要参数

1.压降Dropout Voltage

我们在选型LDO时，除了考虑输入输出电压的范围，还要考虑LDO本身存在压降，这个是由LDO本身结构（MOS管存在导通电阻）导致，这个参数我们很多设计人员都会忽略，最后就会导致电路工作不正常。比如我们常用的AMS1117-3.3，这个LDO最高可以输入15V，输出3.3V，假设我们的输入电压为4.2V，乍一看输入电压在手册规定范围内，同时也高于输出，应该是可以使用的。但是实际使用时，却发现输出电压没有3.3V，大概在2.7V-2.9V左右，这就是设计时忽略的LDO本身存在的压降。

AMS1117的压降一般1.1V，最大1.3V，因为压降还和电流、温度有关系，所以推荐输入电压-输出电压≥1.5V，才可以保证电路稳定。

2.最大耗散功率Power Dissipation

LDO的耗散功率P=（Vin-Vout）*Iout，假设输入电压Vin24V，输出电压Vout3.3V，输出电流Iout30mA，那LDO的耗散功率P=0.651W，这个功耗全部是通过热量损耗了，所以不推荐LDO用于输入输出压差过大，大输出电流的场景。

如果实在需要使用的话，我们就要考虑LDO芯片能承受多大的功耗了，我们以78M05为例，下图为其不同封装的最大耗散功率，这个最大耗散功率就是这个芯片能承受最大的热功耗，超过就会烧坏。

根据计算我产品上LDO的最大耗散功率0.72W,在规格书内，可以采用。

插入：LDO的耗散功率P=（Vin-Vout）*Iout，假设输入电压Vin24V，输出电压Vout5V，输出电流Iout为38.16mA，那LDO的耗散功率P=0.72W

总结，对于我产品来说，主要为了降成本，LDO符合采用标准。另一方面。输入和输出差值太大，从功耗和效率上来讲不易采纳；差值也不能太小，也要考虑到压降，这样可以更好地利用LDO。DCDC的降压大家应该都很好理解，主要是利用斩波，不多介绍。

Thanks！

审核编辑黄宇