盘点LDO和DC-DC的不同

DC-DC和LDO都是电源芯片，两者差异很大，用法也不同，这篇博客讲述LDO和DC-DC的一些差异，帮助更好的认识LDO和DC-DC并进行选型。

基本概念

LDO(低压差线性稳压器)

功能：将输入电压转换为稳定的、更低的输出电压，通过线性调节实现稳压。利用功率晶体管(如MOSFET或BJT)作为可变电阻，通过控制其导通程度来调整输出电压。

特点：无开关噪声，结构简单，但效率较低(尤其在压差大时)。

典型应用：噪声敏感的低压差场景(如传感器供电、模拟电路)。

DC-DC(直流-直流转换器)

功能：通过开关电路(Buck、Boost、Buck-Boost等拓扑)实现电压转换。

特点：效率高(可达90%以上)，但存在开关噪声，需外围滤波元件。

典型应用：大电流、高压差或需升/降压的场景(如电池供电设备、数字系统)。

1. LDO是什么

LDO是low dropout regulator的简称，即低压差线性稳压器，这是相对于传统的线性稳压器来说的，传统的稳压器，输入比输出要高出很多，否则无法工作，LDO可能输入比输出高1~2V即可。

LDO低压差，主要是内部使用PMOS管，普通的线性稳压器使用的是PNP三极管，PMOS是电压驱动，无需电流，大大减少LDO本身消耗的电流;普通的稳压器为了防止PNP三极管进入饱和状态而降低输出能力，所以输入输出压降不能太低，而PMOS管的导通内阻很小，导通压降等于导通内阻乘以输出电流，所以导通压降很低。

2. LDO典型电路

现在的LDO集成度高，一般只需要2个电容(一般是2个1uF)和一个LDO芯片即可，电路简单。

3. DC-DC是什么

DC-DC是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置，严格意义上LDO也是一种DC-DC，在电源芯片选型中，LDO和DC-DC则是两种完全不同的芯片。

DC-DC包括三种类型：BUCK(降压)、BOOST(升压)、BUCK/BOOST(升降压)。

4. DC-DC典型电路

一个典型的DC-DC BUCK电路，包括输入输出电容，FREQ频率设置，EN使能管脚，FB反馈电阻，SW上加续流二极管和电感，BST电容，COMP频率补偿等。

电源模块在生活中应用在很多场景上面，例如在通讯方面、工业自动化、电力控制、铁路、矿业、军工等领域。直流电源转换模块分为两种：低压差线性电源(LDO)和开关电源(DC-DC)。

LDO

传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，例如5V转3.3V，输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。

线性电源主要使用LDO(low dropout regulator)，即低压差线性直流稳压电源模模块。

LDO通过调整电路管的阻抗变化使输出电压保持稳定，当输出电压由输入电压升高或负载电流减小，出现输出电压偏离设定值而升高的趋势时，通过负反馈使调整管的阻抗增大，降低输出电压使之恢复设定值而保持稳定。当输入电压降低或负载电流增大，出现输出电压偏离设定值而降低的趋势时，通过负反馈使调整管的阻抗减小，提高输出电压使之恢复设定值而保持稳定。

现在的LDO集成度高，一般只需要2个电容(一般是2个1uF)和一个LDO芯片即可。

DC-DC

开关电源DC-DC(Directcurrent-Directcurrent)转换器是由调节芯片、电杆电磁线圈、二极管、三极管和电容器组合而成，开关电源DC-DC为转换成输入工作电压后有效输出稳定工作电压的电压转换器。开关稳压电源(DC-DC)是利用开关电源电路输出占空比或工作频率可调式的脉冲发生器，利用高频率稳压管、电感器、电容器形成直流电输出电压，利用更改占空比或工作频率而调节输出电压。

开关电源DC-DC包括三种类型：BUCK(降压)、BOOST(升压)、BUCK/BOOST(升降压)。按照市场需求可选用三种调节，PWM调节型工作效率高并具备良好的输出电压纹波和噪声，PFM调节型即便长时间应用，特别是在小负载时具备耗电量小的特点。PWM/PFM转换成型小负载时推行PFM调节，且在重负载时系统自动转换成到PWM调节。

一个典型的DC-DC BUCK电路，包括输入输出电容，FREQ频率设置，EN使能管脚，FB反馈电阻，SW上加续流二极管和电感，BST电容，COMP频率补偿等。

联系与互补

共同目标：均用于提供稳定的直流电压，满足负载需求。

多级稳压：先用DC-DC降压至中间电压，再用LDO提供低噪声输出(如射频电路供电)。

动态调节：DC-DC提供主电源，LDO为低噪声模块供电。

LDO适用场景：

输入/输出电压差小(如3.3V→2.8V)。

对噪声敏感(如ADC、PLL、传感器)。

小电流、低功耗设备(如IoT设备)。

DC-DC适用场景：

输入/输出电压差大(如12V→1.8V)。

大电流需求(如CPU、电机驱动)。

需升压或升降压(如电池供电设备中电池电压波动)。

四、选型关键参数

输入电压范围：

LDO需满足 Vin>Vout+VdropoutVin>Vout+Vdropout。

DC-DC根据拓扑支持降压(Buck)、升压(Boost)或升降压(Buck-Boost)。

输出电流需求：

LDO在大电流时发热严重(热设计关键)。

DC-DC适合高电流场景(但需注意电感饱和电流)。

效率要求：

压差大时优先选择DC-DC(避免LDO的高热损耗)。

噪声容忍度：

敏感电路(如模拟前端)优先选LDO。

五、典型应用示例

LDO应用：

手机基带芯片的模拟电源(1.8V)。

精密传感器的3.3V供电(输入5V，压差1.7V)。

DC-DC应用：

笔记本电脑的CPU核心电压(12V→1.2V，大电流)。

太阳能电池板升压至24V供储能系统。

工作原理和效率

LDO通常具有简单的工作原理，提供连续的线性调节，但效率相对较低;而DC-DC转换器采用开关模式工作，效率更高，特别是在大电流负载下。

输出纹波和噪声水平

LDO在输出纹波和噪声控制方面表现更佳，适合对噪声敏感的应用;DC-DC转换器可能产生较高的纹波和噪声。

体积和成本

LDO结构简单，体积较小，成本低;而DC-DC转换器通常更复杂，需要更多的外围组件，从而体积更大，成本更高。

应用场景和适用性

根据不同的应用场景，LDO和DC-DC转换器各有优势。LDO适用于低功耗、高稳定性的场景，而DC-DC转换器适用于高效率、大功率的应用。

热管理和可靠性

LDO的热管理相对简单，但在大功率应用中可能面临过热问题;DC-DC转换器的热性能更好，但设计更为复杂。

调节动态范围

LDO的调节范围受限于输入和输出之间的电压差，而DC-DC转换器可以提供更广泛的调节范围。

设计复杂性

LDO的设计相对简单，易于实现;DC-DC转换器的设计更复杂，但提供了更高的灵活性和优化空间。

通过本文的详细分析，读者将更清晰地理解LDO和DC-DC转换器在电源管理方案中的差异及其各自的优缺点，从而能够根据特定的电子设计需求做出更合理的选择。这对于实现高效、可靠的电子产品设计至关重要。