LDO和DCDC简介及有何区别分享-KIA MOS管

DCDC

DCDC的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器。

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

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。

LDO、DCDC的优缺点

LDO是低压降的意思，一段说明：低压降（LDO）线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA，电压降只有100mV。

DC-DC的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DC-DC转换器，包括LDO。但是一般的说法是把直流变（到）直流由开关方式实现的器件叫DC-DC。

LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平，主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET，而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。

P沟道MOSFET是电压驱动的，不需要电流，所以大大降低了器件本身消耗的电流；另一方面，采用PNP晶体管的电路中，为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力， 输入和输出之间的电压降不可以太低；

而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由於MOSFET的导通电阻很小，因而它上面的电压降非常低。

如果输入电压和输出电压很接近，最好是选用LDO稳压器，可达到很高的效率。

如果输入电压和输出电压不是很接近，就要考虑用开关型的DC-DC了，应为从上面的原理可以知道，LDO的输入电流基本上是等于输出电流的，如果压降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高。

DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随著集成度的提高，许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是，这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。

总之，升压是一定要选DC-DC的，降压，是选择DCDC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较。

LDO主要由调整管（工作在线性区，一般是晶体管或MOSFET）和放大器构成。可调输出LDO一般由外围的两个电阻来控制输出电压，但精度会受到电阻精度的影响，理论计算后还需要实测来调整。如果想要获得高精度的输出电压，尽量选择固定输出的LDO。

需要关注的LDO参数：

1. 压差（Dropout），有些芯片对Vin和Vout的差值会有要求，如果不满足会导致输出电压不满足要求。（在Vin和Vout差值较小时，应选择低压差的LDO）

2. 输入电压、输出电压和输出电流的范围。2. 线性调整率，输入电压变化时对输出电压造成的影响。

3. 负载调整率，负载变化导致负载电流变化时，输出电压的变化量。

4. 温度，由于LDO会产生热量，所以需要考虑结温。

在Vref引脚增加滤波电容，还可以进一步减小噪声和纹波。

DCDC主要由调整管（工作在开关状态，一般是MOSFET）和二极管、电感电容电阻组成。DCDC的工作原理是通过控制MOSFET的导通和截止的时间比率，来实现对输出电压的配置。

其中，导通和截止的时间比率一般由PWM（最常用）、PFM、混合式的调制方法。PWM是脉冲宽度调制，开关频率恒定，调节脉冲的占空比；PFM是脉冲频率调制，调节开关的频率。

PFM在轻载状态下效率高，但是纹波和噪声相对于PWM较大。目前市场上也有PFM和PWM混合方式，集合两者的优点。

纹波电压大的原因：电感具有储能作用，在电路中随着MOS管开关有充电和放电过程，导致电流也是出现波动过程（电路分析中通常为三角波）。

这个波动电流会在输出端等效电阻（输出电容的ESR和负载Rload）上形成纹波电压。因此，如果想纹波电压小，需要做好MOS管、输出电容（最主要的因素）、电感的选型工作。

LDO与DCDC的区别：

1. LDO的输出电流一般较小，需要考虑后级电路供电需求。DCDC支持大输出电流。（与电路工作原理有关）

2. LDO的压降落在调整管上导致功耗转变为热量。当功耗较大的时候，需要考虑散热问题（一般LDO会有底部散热焊盘，需要打过孔到GND）。DCDC电路中MOS管只承担开关作用，基本无压降，但存在开关损耗，相对于LDO来说，功耗低，因此基本无需考虑散热问题。

3. LDO本身并不能保证上电时序，而DCDC本身存在一定延时，能保证输出相对于输入的延时。

4. LDO的纹波较小，尤其是对低频噪声有较强的抑制。DCDC中由于纹波电流和ESR的作用，会存在较大的纹波电压。

5. LDO的成本低，外围电路器件少，应用简单。DCDC电路通常外围还需要增加MOS管和电感（有些集成的芯片无需外加mos管），增加了电路复杂度、成本和PCB面积。

6. LDO只有降压，DCDC有多种类别可选择。

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