ldo和dcdc的原理及选型标准介绍-KIA MOS管
1、DC-DC原理
DC/DC电源指直流转换为直流的电源，从这个定义上看，LDO(低压差线性稳压器)芯片也应该属于DC/DC电源，但一般只将直流变换到直流，且这种转换是通过开关方式实现的电源称为DC/DC电源。
要理解DC/DC的工作原理，首先得了解一个定律和开关电源的三种基本拓扑。
电感电压伏秒平衡定律
一个功率变换器，当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态，在开关电源中，被称为稳态。稳态下，功率变换器中的电感满足电感电压伏秒平衡定律：对于已工作在稳态的DC/DC功率变换器，有源开关导通时加在滤波电感上的正向伏秒一定等于有源开关截止时加在该电感上的反向伏秒。
电感的基本方程为：V(t)=L*dI(t)/dt,即电感两端的电压等于电感感值乘以通过电感的电流随时间的变化率。
1、当一个电感突然加上一个电压时，其中的电流逐渐增加，并且电感量越大，其电流增加越慢；
2、当一个电感上的电流突然中断，会在电感两端产生一个瞬间高压，并且电感量越大该电压越高；
1.1、BUCK降压型
当PWM驱动MOS管Q1导通时，忽略MOS管的导通压降，此时电感两端电压保持不变为Vin-Vo，根据电感的基本方程：V(t)=L*dI(t)/dt,电感电流将呈线性上升，此时电感正向伏秒为：V*Ton=(Vin-Vo)*Ton。
当PWM驱动MOS管Q1截至时，电感电流经过续流二极管D1形成回路(忽略二极管压降)且电感电流不发生突变，同样电感两端电压也保持不变为Vo,方向与(Vin-Vo)相反，电感电流呈线性下降，此时电感反向伏秒为：V*Toff=Vo*(Ts-Ton)，Ts为PWM波形周期。
根据电感电压伏秒平衡定律可得：(Vin-Vo)*Ton =Vo*(Ts-Ton)
即Vo=D*Vin (D为占空比)
1.2、BOOST升压型
BOOST升压型基本拓扑的简化原理图，其分析方法和BUCK电路分析类似。
当PWM驱动MOS管导通时，此时电感的正向伏秒为：Vin*Ton; 当PWM驱动MOS管截至时，此时电感的反向伏秒为：(Vo- Vin)*(Ts-Ton)。
根据电感电压伏秒平衡定律可得：Vin*Ton =(Vo- Vin)*(Ts-Ton)
即Vo=Vin/(1-D)
1.3、接下来我们来看看DC/DC电源芯片内部的单元模块，并且给大家看看基本拓扑与电源芯片的联系，先来看一个图：
2、LDO原理
LDO工作原理就一句话：通过运放调节P-MOS的输出。
运放，控制P-MOS的打开程度。
LDO内部产生一个基准电压，作为运放的反向电压，将LDO的输出电压通过分压作为运放的正向输入电压。运放的输出去控制P-MOS管的工作状态
P-MOS，相当于一个压控的可变电阻。
P-MOS处于线性电阻区，可看成一个压控可变电阻。输入的VIN电压，经过这个P-MOS管后变为输出电压，这里P-MOS管的作用为将输入电压通过P-MOS的线性电阻区，将电压动态衰减值VOUT电压。
LDO是一种直流降压型的线性稳压器，其在输入电压或者负载电流发生变化的情况下仍然可以保持稳定的输出电压。如今的LDO电路具有体积小，噪声低，功耗低，价格低廉，使用方便等特点，但其基本的结构比较简单，包含了电压基准源(VREF)，误差放大器(EA)，调整管(MPASS)，反馈电阻(Rl，R2)四个模块，如上图所示。
其中电压基准源为误差放大器提供了高精度的基准电压，误差放大器、调整管以及反馈电阻组成了LDO的控制环路，当输入电压或者负载电流变化的时候，输出电压VoUT也要做出相应的变化，此时LDO通过它的控制环路的负反馈调节作用可以抑制输出电压Votrr的变化。
如图所示，当输出电压降低时，通过反馈电R1，R2的分压作用，反馈电压VFB也相应的降低，基准电压源于误差放大器的反向输入端提供了稳定的参考电压，反馈电压VFB接误差放大器的正向输入端，误差放大器的输出电压VEA相应减小，调整管MPASS的栅极电压降低，栅源电压差值增加，漏极电流增加，输出电压Votrr相应增加，抑制了输出电压Votrr的降低，从而保持在稳定的输出。
3、选型标准
LDO和DC-DC俩者性能指标差异主要是：线性稳压电源（LDO）的输出电压纹波小，然而在输入工作电压和输出电压相距比较大时转换成工作效率较低，只有降压不可以升压。开关稳压电源（DC-DC）的纹波大，然而在输入工作电压和输出电压相距比较大时转换成工作效率较高，并能完成升、降压输出。
具体细节区别如下所示:
LDO外围器件少，电路简单，成本低；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。
总的来说，升压是一定要选DC-DC的，降压，是选择DC-DC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较。
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