談?wù)勯_(kāi)關(guān)電源和LDO電源的一些原理

從本篇開(kāi)始，我們來(lái)談?wù)?a target="_blank">開(kāi)關(guān)電源和LDO電源的一些原理上，指標(biāo)上的區(qū)別對(duì)比，目的是分析它們之間的優(yōu)缺點(diǎn)，從而找到如何在PCB設(shè)計(jì)上更好的進(jìn)行選擇使用。本來(lái)本人是想從直流電源的種類(lèi)的選擇進(jìn)行切入，查閱了不少資料，發(fā)現(xiàn)對(duì)直流電源的分類(lèi)不太明確，按類(lèi)型分，按電路結(jié)構(gòu)分，按拓?fù)浞侄疾惶粯印?/p>

有的把它分為線性型，開(kāi)關(guān)型，可控硅整流型和感應(yīng)型；有的又把它分為化學(xué)電源，線性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源，有的分類(lèi)干脆就分兩種，線性型和開(kāi)關(guān)型。

回到我們熟悉的PCB中，大的分類(lèi)就比較明確了，主要有線性電源和開(kāi)關(guān)電源，其中線性電源主要使用LDO電源，開(kāi)關(guān)電源就是我們通常說(shuō)的DC-DC電源。其實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)來(lái)說(shuō)，線性電源不能等同于LDO電源，LDO電源只是線性電源的其中一種，只不過(guò)它具有比較低的調(diào)整管壓差而得名。

前面的文章有提過(guò)開(kāi)關(guān)電源的一些原理，因此在講它們的區(qū)別之前，覺(jué)得應(yīng)該補(bǔ)充下LDO的原理，然后才能進(jìn)行下面的對(duì)比。

LDO，low dropout regulator，中文是低壓差線性穩(wěn)壓器，它內(nèi)部的一般結(jié)構(gòu)如下圖：

用到的元器件也比較簡(jiǎn)單，一個(gè)串聯(lián)調(diào)整管VT，兩個(gè)分壓電阻R1，R2，放大器A，基準(zhǔn)電壓REF部分，然后就可以把輸入和輸出連接起來(lái)，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(gè)基準(zhǔn)電壓，放大器的輸出用來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)整管，調(diào)整管的輸入輸出連接輸入輸出電壓。

然后它是怎么進(jìn)行穩(wěn)壓的呢，我們對(duì)它的工作原理進(jìn)行描述下：

當(dāng)輸出電壓Uout下降時(shí)，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(qū)動(dòng)電流增加，從而導(dǎo)致串聯(lián)調(diào)整管的壓降減小，即Uin-Uout減小，最終使Uout電壓上升。當(dāng)輸出電壓Uout上升時(shí)同理。

如果你們覺(jué)得關(guān)于開(kāi)關(guān)電源和LDO的原理描述還過(guò)于復(fù)雜的話，本人還特地畫(huà)了以下這個(gè)模型進(jìn)行比喻（畫(huà)得不太好看，請(qǐng)多多見(jiàn)諒哈）。

我們把輸入電壓比喻成一個(gè)大的水龍頭，我們的目的是從這個(gè)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(gè)水閥，把水閥開(kāi)到一個(gè)我們需要的位置，把這個(gè)位置固定，然后讓水龍頭流出我們需要的水流大小；或者我們腦洞可以開(kāi)得大一點(diǎn)，用右邊的方法，我們通過(guò)不斷的把水龍頭全開(kāi)全關(guān)，這樣其實(shí)也能得到連續(xù)的水流，前提是我們開(kāi)和關(guān)的速度要快些，不然水流會(huì)斷，然后通過(guò)開(kāi)和關(guān)的時(shí)間的比例也能控制水流的大小。這其實(shí)就是LDO和DC-DC電源工作原理的主要區(qū)別。（希望大家能看明白呵呵）

編輯：jq