開(kāi)關(guān)電源和LDO電源效率電源鏈路結(jié)構(gòu)及仿真實(shí)驗(yàn)

有不少人首先關(guān)注開(kāi)關(guān)電源和LDO電源效率及功耗上的差異，那在本篇文章就展開(kāi)談?wù)勊鼈兊男蕟?wèn)題。所謂效率，其實(shí)就是傳遞到輸出端的功率比，等于（傳遞的功率/輸入的功率）*100%。我們首先通過(guò)理想的仿真模型來(lái)直觀的看看它們的差別。

我們對(duì)比TI的TPS5430（DC-DC）和LM2941（LDO），都是由15V轉(zhuǎn)成5V。它們的典型電源鏈路結(jié)構(gòu)及仿真結(jié)果分別如下：

TPS5430（DC-DC）（5V-3A輸出）

仿真結(jié)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）

仿真結(jié)果：

輸入和輸出電流如下：

而輸入輸出電壓如下：

可見(jiàn)。LDO由于輸入輸出電流大小相同，為300mA（其實(shí)上會(huì)有很小部分靜態(tài)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(huì)那么低呢，功耗到底浪費(fèi)在哪里了？看大家的回復(fù)也說(shuō)到了，主要就是串聯(lián)調(diào)整管的內(nèi)阻消耗掉了，給芯片會(huì)造成什么影響呢？最大的影響就是發(fā)熱，這也就是為什么LDO的輸入輸出壓差不能太大，另外輸出電流也不能太大，不然效率降低之余造成的發(fā)熱量是非常嚴(yán)重的，因此有的LDO封裝上需要加大面積的散熱片，這也導(dǎo)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。那么，開(kāi)關(guān)電源呢？我們直觀上知道效率會(huì)比較高，從仿真上看開(kāi)關(guān)電源的效率也幾乎滿(mǎn)格，那其實(shí)上呢，開(kāi)關(guān)電源效率有損耗嗎，主要會(huì)損耗在什么地方呢？