圖文詳解DC-DC、LDO的結構、工作原理-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-03-06
DC-DC原理框圖
線性電源、開關電源哪個更好？
線性電源：優點：外圍器件少，PCB面積小，無開關噪聲，紋波小；缺點：降壓輸出，效率低，功耗大。
開關電源：優點：可升壓、降壓，效率高；缺點：電路設計復雜，外圍器件多，輸出紋波大，費用高。
LDO
LDO即low?dropout?regulator，低壓差線性穩壓器，各種整流器的輸出電壓不僅受市電電壓變化的影響，還受負載變化的影響。為了保證供電電壓穩定不變，幾乎所有的電子設備都采用穩壓器供電。
分類及原理
根據采用晶體管類型的不同，LDO可分為雙極型和CMOS型。其中，雙極型又有PNP和NPN兩種，CMOS型又有P-MOSFET和N-MOSFET兩種。雙極型英文又可以簡稱為BJT。
1.CMOS型LDO的原理電路圖如下。能支持非常低的壓降、低靜態電流、改善的噪聲性能和低電源抑制，但P-MOS的成本更高一些。
2.雙極型LDO的原理電路圖如下。具有高輸入電壓的優點，且擁有更好的瞬態響應，但需要更高的壓降電壓。
LDO內部結構圖-N通道MOS穩壓器：
工作原理：
1.電路開始啟動，恒流源給整個電路提供偏執，基準源電壓快速建立
2.輸出隨著輸入不斷上升，輸出達到規定值，輸出反饋電壓和基準電壓經過比較器產生負反饋信號，作用于MOS管，保證了輸出電壓的穩定
3.這個閉環回路將使輸出電壓保持不變，實現了低壓差的穩壓，Vout = Vref * ( R1 + R2 ) / R2，Vref - 基準電壓。
實際LDO的結構比圖中要復雜，包括啟動電路、恒流源偏置單元、使能電路、調整元件、基準源、誤差放大器、反饋電阻網絡，保護電路等。
LDO和DC-DC的對比
1、DC-DC包括boost（升壓）、buck（降壓）、Boost/buck（升/降壓）和反相結構，具有高效率、高輸出電流、低靜態電流等特點，隨著集成度的提高，許多新型DC-DC轉換器的外圍電路僅需電感和濾波電容，優點是效率高，輸入電壓范圍較寬，但是輸入輸出的壓差相對LDO要求較大，負載響應比LDO差，輸出紋波比LDO大。
2、LDO：低壓差線性穩壓器的突出優點是具有最低的成本，最低的噪聲和最低的靜態電流。它的外圍器件也很少，通常只有一兩個旁路電容。新型LDO可達到以下指標：30μV輸出噪聲、60dBPSRR、6μA靜態電流及100mV的壓差，LDO 一般應用于壓差低的電源轉換，功耗低，紋波小，效率低（低壓差電源轉換時，效率大大提高）
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