開關電源(DC-DC)與LDO電源的區別---原理

從本篇開始，我們來談談開關電源和LDO電源的一些原理上，指標上的區別對比，目的是分析它們之間的優缺點，從而找到如何在PCB設計上更好的進行選擇使用。本來本人是想從直流電源的種類的選擇進行切入，查閱了不少資料，發現對直流電源的分類不太明確，按類型分，按電路結構分，按拓撲分都不太一樣。有的把它分為線性型，開關型，可控硅整流型和感應型；有的又把它分為化學電源，線性穩壓電源和開關型穩壓電源，有的分類乾脆就分兩種，線性型和開關型。

回到我們熟悉的PCB中，大的分類就比較明確了，主要有線性電源和開關電源，其中線性電源主要使用LDO電源，開關電源就是我們通常說的DC-DC電源。其實嚴謹來說，線性電源不能等同於LDO電源，LDO電源只是線性電源的其中一種，只不過它具有比較低的調整管壓差而得名。

前面的文章有提過開關電源的一些原理，因此在講它們的區別之前，覺得應該補充下LDO的原理，然後才能進行下面的對比。

LDO，low dropout regulator，中文是低壓差線性穩壓器，它內部的一般結構如下圖：

用到的元器件也比較簡單，一個串聯調整管VT，兩個分壓電阻R1，R2，放大器A，基準電壓REF部分，然後就可以把輸入和輸出連接起來，由R1和R2分壓得到的放大器的同相輸入端電壓為取樣電壓，放大器反相輸入端電壓為一個基準電壓，放大器的輸出用來驅動調整管，調整管的輸入輸出連接輸入輸出電壓。

然後它是怎麼進行穩壓的呢，我們對它的工作原理進行描述下：

當輸出電壓Uout下降時，由R1和R2分壓的取樣電壓（即放大器的同相輸入端電壓）下降，因此放大器的輸出驅動電流增加，從而導致串聯調整管的壓降減小，即Uin-Uout減小，最終使Uout電壓上升。當輸出電壓Uout上升時同理。

如果你們覺得關於開關電源和LDO的原理描述還過於複雜的話，本人還特地畫了以下這個模型進行比喻（畫得不太好看，請多多見諒哈）。

我們把輸入電壓比喻成一個大的水龍頭，我們的目的是從這個大的水龍頭（輸入電壓）中接取小的水流（輸出電壓），我們有以下兩種方式去完成。

左邊的方式是我們加個水閥，把水閥開到一個我們需要的位置，把這個位置固定，然後讓水龍頭流出我們需要的水流大小；或者我們腦洞可以開得大一點，用右邊的方法，我們通過不斷的把水龍頭全開全關，這樣其實也能得到連續的水流，前提是我們開和關的速度要快些，不然水流會斷，然後通過開和關的時間的比例也能控制水流的大小。這其實就是LDO和DC-DC電源工作原理的主要區別。
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