開關電源(DC-DC)與LDO電源的區別---效率

鑒於在上篇文章網友們的答覆，不少人首先關注開關電源和LDO電源效率及功耗上的差異，那在本篇文章就展開談談它們的效率問題。所謂效率，其實就是傳遞到輸出端的功率比，等於（傳遞的功率/輸入的功率）*100%。我們首先通過理想的模擬模型來直觀的看看它們的差別。

我們對比TI的TPS5430（DC-DC）和LM2941（LDO），都是由15V轉成5V。

它們的典型電源鏈路結構及模擬結果分別如下：

TPS5430（DC-DC）（5V-3A輸出）

模擬結果：

輸入和輸出電流如下：

而輸入輸出電壓為：

由功率=V*I，輸入電流幅度為3A，占空比為1/3，而輸出電流為3A，因此基本上輸入功耗和輸出功耗接近，效率幾乎為100%。

LM2941（LDO）（5V-300mA輸出）

模擬結果：

輸入和輸出電流如下：

而輸入輸出電壓如下：

可見。LDO由於輸入輸出電流大小相同，為300mA（其實上會有很小部分靜態電流流向地），而輸入輸出電壓比為3，因此效率只有33%。

LDO電壓的效率會那麼低呢，功耗到底浪費在哪裡了？看大家的回復也說到了，主要就是串聯調整管的內阻消耗掉了，給晶元會造成什麼影響呢？最大的影響就是發熱，這也就是為什麼LDO的輸入輸出壓差不能太大，另外輸出電流也不能太大，不然效率降低之餘造成的發熱量是非常嚴重的，因此有的LDO封裝上需要加大面積的散熱片，這也導致了LDO的體積或者需要在PCB的散熱平面較大，如下所示：

看上去LDO電源的效率如果是高壓差，大電流輸出的情況下是比較難提高的了。那麼，開關電源呢？我們直觀上知道效率會比較高，從模擬上看開關電源的效率也幾乎滿格，那其實上呢，開關電源效率有損耗嗎，主要會損耗在什麼地方呢？
推薦閱讀：