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LDO和BUCK降压稳压器对比和注意事项

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发表于 2018-6-23 22:53:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
在采用MCU/DSP/FPGA设计的控制系统中,低压输入级(一般在12V以下),输出5V/3.3V/1.8V/1.5V/1.2V的电路中,常用的电源芯片是BUCK(降压型)开关稳压器和LDO(低压差)线性稳压器。这两款电源芯片在应用中,有着各自的优缺点,在电路设计时,需要根据实际有选择地使用。
一、LDO和BUCK降压稳压器对比
1、当输入电压为高电压时(一般是>5V的时候),并且输入输出压差很大时,需要选用BUCK开关稳压器,这种情况下,采用开关电源芯片,效率高,发热量小;若采用线性稳压器,则输入输出的压差过大,这部分功率都被消耗了,造成效率低、发热量巨大,需要额外增加大的散热片。当输入电压在5V以下时,优先考虑LDO线性稳压器,这类芯片的特点是低成本,若在不考虑成本及高要求的情况下,也可使用开关稳压器芯片。
2、当板级输出电源的输出电流>1A时,宜用BUCK开关稳压器,这类芯片型号非常多,这里就不一一列举了;当输出的电源在1A以下,最好选择LDO芯片,使用开关稳压器就有些浪费资源了,呵呵。
3、BUCK开关稳压器的输出纹波及稳压性不如LDO好,所以像MCU/DSP/FPGA等内核电源(1.2V、1.5V、2.5V等)一般会选择LDO,这个可以多看看TI的电源管理芯片手册,里面有很多针对不同处理器的芯片推荐型号。另外,当输入电压很高或输入/输出电压压差很大,且输出电流比较大时,可采用“BUCK+LDO”方案。这个方案在一般的控制板上实现比较容易,成本也不高。
4、从电路设计的复杂程度上来说:BUCK开关稳压器电路要用外部电感,体积较大,有些还要使用外部MOS管,电路设计和调试需要花费一定时间,除非是前期积累的成熟设计;而LDO电路则很简单,其外围电路只需要几个滤波电容。
5、BUCK开关稳压器的转换效率比LDO高,热温特性也比LDO好;在电路设计时,当需要输出电压精度很高时,必须用LDO来实现。
总结:只有将两者结合起来,才能得到一个稳定的,被认为是完美的电源电路。

二、LDO和BUCK降压稳压器应用注意事项
1、导致 LDO 产生振荡最常见的原因是什么?就是输出电容器!
A、ESR 过高。 质量欠佳的钽电容器会具有高 ESR,一般尽量采用进口器件。 铝电解电容器在低温条件下将具有高 ESR,一般采用钽电容器件。
B、ESR 过低。在电路中,最好选用知名品牌的贴片器件。
2、造成BUCK开关稳压器芯片发热严重的一个原因:就是电感。
我们知道电感器的选择是依靠负载电阻,工作频率,输出电压(占空比)工作效率来确定的,不是越大或者越小越好。目前,一些购买到的贴片电感容易出现容量与标识不符的情况,造成芯片发热严重,解决方法就是采用直插式柱状电感器。
三、电源设计分享   

QQ截图20180623225148.jpg
第一个图是一个LP3965-ADJ的LDO电源设计,可以看到,在电路中设计了一个大的接地平面用作散热器。
QQ截图20180623225158.jpg
第二个图是一个LM2596的降压开关电源设计,可以发现,开关电源的芯片面积仅有1/2,损耗大大减少了,意味着开关电源能够承受更高的热阻,减少散热的面积。
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