
电源芯片负责将电源输入转化为稳定的输出,为各种电路提供合适的工作电压。选型时要关注若干关键指标:输入端的线性调整率、输入电压波动对输出电压的相对影响、输出电压的精度,以及负载变化时输出的响应能力。下面梳理与之相关的核心概念并给出选型要点。
二、LDO与DC-DC的基本概念
- LDO(低压差线性稳压器):在输入与输出之间维持很小的电压差,结构简单、噪声低、静态功耗小,外围元件通常较少。适用于输入输出差距较小、对电源噪声和干扰敏感的场景。其缺点是压差增大时效率降低、发热显著。
- DC-DC转换器:通过开关元件和储能元件实现能量转换,能够实现降压、升压、升降压等多种拓扑,效率高、可输出大电流,但输出纹波和噪声较大,系统体积和成本通常也较高。
- 选型要点:若需要提升电压(升压),只能选用开关型的DC-DC;若仅需降压且输入输出差距不大且对噪声要求不极端,可以考虑LDO以获得更干净的输出;若压差较大或需要高效率和大电流,优先选择DC-DC转换器。
三、LDO的工作原理与特性
- 基本原理:LDO通过线性调节元件(传递设备)在输入与输出之间维持稳定输出,压降越小,输出与输入之间的差额越小,功耗越低。
- 传递元件的进展:早期多使用晶体管实现,后续发展引入P沟道MOSFET等结构,使压降进一步降低、输出阻抗降低,且对驱动电流要求更低,整体静态功耗下降。
- 适用场景:当输入电压接近输出电压且对噪声有高要求时,LDO能提供非常干净的电源;在锂电池等电源场景中,若输入输出差距较小,LDO能在较高效率下保持低噪声。
- 局限性:压差较大、输出电流较大时,LDO的耗散明显增加,效率下降,发热需注意散热设计。
四、DC-DC转换器的要点
- 基本原理与拓扑:通过开关元件与储能元件(如电感、电容)实现能量传输,可实现降压、升压、升降压等功能,效率高、输出电流大、响应快速。
- 结构与外设:通常需要电感、输入/输出电容等元件,随着集成度提高,控制芯片越来越多地集成软启动、限流、PWM/PFM等功能,尺寸和成本也在下降旋乐吧spin8。
- 适用场景:当输入输出差距较大、需要较高电流或高效率时,DC-DC转换器是更合适的选择,且在降压场景下通常能获得较高的能效和更好的热管理。
五、LDO的选型要点
当系统对电源有以下需求时,LDO通常是更合适的选择:
- 需要极低的噪声和纹波抑制
- 需要最小化的PCB占用面积
- 电子设备中不允许使用磁性元件(如某些手机亦或紧凑系统)
- 需要具备瞬态校准和自检等功能
- 要求低压降和低功耗,且成本敏感、方案需要简单
在这些条件下,优先考虑LDO;若输出电流较大或压差较大,需评估是否有必要改用开关型DC-DC以提高效率并降低发热。
总结
- 如果输出电流需求不大、输入输出压差也不大,且对噪声要求较高,优先选用LDO,获得低噪声、简单实现与小体积的优势。
- 若需要更高的效率、支持大电流输出,且输入输出压差较大或存在显著波动,应优先考虑DC-DC转换器,必要时结合软启动、限流等功能进行优化。
- 最终的选型应综合考虑成本、效率、噪声、热设计与系统性能需求,结合具体应用场景做出权衡选择。