一、LDO穩(wěn)壓器

　　LDO即low dropout regulator，是一種低壓差線性穩(wěn)壓器。這是相對(duì)于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來(lái)說(shuō)的。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器，如78XX系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓至少高出2V~3V，否則就不能正常工作。但是在一些情況下，這樣的條件顯然是太苛刻了，如5V轉(zhuǎn)3.3V，輸入與輸出之間的壓差只有1.7v，顯然這是不滿足傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器的工作條件的。針對(duì)這種情況，芯片制造商們才研發(fā)出了LDO類(lèi)的電壓轉(zhuǎn)換芯片。

　　LDO穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)：

　　LDO低壓差線性穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)主要包括啟動(dòng)電路、恒流源偏置單元、使能電路、調(diào)整元件、基準(zhǔn)源、誤差放大器、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)電路等?；?a target="_blank">工作原理是這樣的：系統(tǒng)加電，如果使能腳處于高電平時(shí)，電路開(kāi)始啟動(dòng)，恒流源電路給整個(gè)電路提供偏置，基準(zhǔn)源電壓快速建立，輸出隨著輸入不斷上升，當(dāng)輸出即將達(dá)到規(guī)定值時(shí)，由反饋網(wǎng)絡(luò)得到的輸出反饋電壓也接近于基準(zhǔn)電壓值，此時(shí)誤差放大器將輸出反饋電壓和基準(zhǔn)電壓之間的誤差小信號(hào)進(jìn)行放大，再經(jīng)調(diào)整管放大到輸出，從而形成負(fù)反饋，保證了輸出電壓穩(wěn)定在規(guī)定值上，同理如果輸入電壓變化或輸出電流變化，這個(gè)閉環(huán)回路將使輸出電壓保持不變，即：Vout=（R1+R2）/R2 ×Vref

　　實(shí)際的低壓差線性穩(wěn)壓器還具有如負(fù)載短路保護(hù)、過(guò)壓關(guān)斷、過(guò)熱關(guān)斷、反接保護(hù)等其它的功能。

　　LDO穩(wěn)壓器工作原理：

　　如右圖所示，該電路由串聯(lián)調(diào)整管VT、取樣電阻R1和R2、比較放大器A組成。

　　取樣電壓加在放大器A的反相輸入端，與加在同相輸入端的基準(zhǔn)電壓Uref相比較，兩者的差值經(jīng)放大器A放大后，控制串聯(lián)調(diào)整管的壓降，從而穩(wěn)定輸出電壓。當(dāng)輸出電壓Uout降低時(shí)，基準(zhǔn)電壓與取樣電壓的差值增加，比較放大器輸出的驅(qū)動(dòng)電流增加，串聯(lián)調(diào)整管壓降減小，從而使輸出電壓升高。相反，若輸出電壓Uout超過(guò)所需要的設(shè)定值，比較放大器輸出的前驅(qū)動(dòng)電流減小，從而使輸出電壓降低。供電過(guò)程中，輸出電壓校正連續(xù)進(jìn)行，調(diào)整時(shí)間只受比較放大器和輸出晶體管回路反應(yīng)速度的限制。

　　應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，實(shí)際的線性穩(wěn)壓器還應(yīng)當(dāng)具有許多其它的功能，比如負(fù)載短路保護(hù)、過(guò)壓關(guān)斷、過(guò)熱關(guān)斷、反接保護(hù)等，而且串聯(lián)調(diào)整管也可以采用MOSFET。

　　二、BUCK穩(wěn)壓器

　　BUCK變換器有關(guān)指標(biāo)：

　　? 輸入電壓： 標(biāo)稱(chēng)直流48V， 范圍： 43V~53V

　　? 輸出電壓： 直流24V， 5A

　　? 輸出電壓紋波： 100mV

　　? 電流紋波： 0.25A

　　? 開(kāi)關(guān)頻率： 250kHz

　　? 相位裕量：60?

　　? 幅值裕量：10dB

　　Buck穩(wěn)壓器應(yīng)用：

　　國(guó)際整流器公司 （簡(jiǎn)稱(chēng)IR） 推出IR3891和IR3892 SupIRBuck集成式雙輸出穩(wěn)壓器，適用于空受限的網(wǎng)絡(luò)通信、服務(wù)器和存儲(chǔ)應(yīng)用。

　　全新雙輸出器件對(duì)5V到12V輸入、1V到21V輸入 （使用5V外偏置） 單電源軌操作進(jìn)行了優(yōu)化。IR3891和IR3892采用了纖巧的5×6mm PQFN封裝，在165mm2的小巧占位面積內(nèi)，分別為需要4A/通道或者6A/通道的應(yīng)用帶來(lái)極為緊湊的解決方案。

　　IR亞太區(qū)銷(xiāo)售副總裁潘大偉表示：“IR3892單面電路板設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的利用兩個(gè)6A單輸出轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)相比，縮減電路板面積達(dá)46%。該器件也可用于雙面電路板設(shè)計(jì)，可將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中電路板面積所需空間減少到30%以下?！?/p>

　　R3891和IR3892配備獲得專(zhuān)利的調(diào)變電路，能夠在無(wú)抖動(dòng)及無(wú)噪聲的情況下以更高頻率或帶寬操作，實(shí)現(xiàn)更理想的瞬態(tài)響應(yīng)，并可減少輸出電容器數(shù)量和縮小整體系統(tǒng)尺寸。其它主要功能包括可降低輸入電容的交錯(cuò)式相位、有助于免除串?dāng)_的傳動(dòng)隔離和通道2上的排序能力。

　　潘大偉補(bǔ)充道：“這兩款全新雙輸出器件具有SupIRBuck產(chǎn)品系列的功能和優(yōu)勢(shì)，提供高效的超緊湊解決方案，以滿足空間受限且功率較低的網(wǎng)絡(luò)通信、服務(wù)器和存儲(chǔ)應(yīng)用的需求?！?/p>

　　IR3891 和IR3892包含一系列標(biāo)準(zhǔn)的SupIRBuck功能，例如分別高達(dá)1.5MHz和1.0MHz的開(kāi)關(guān)頻率、預(yù)偏置啟動(dòng)、輸入電壓監(jiān)測(cè)啟動(dòng)、過(guò)壓保護(hù)、電源正常信號(hào)、用于明線反饋和可調(diào)式OVP的可選的實(shí)際輸出電壓檢測(cè)、內(nèi)部軟啟動(dòng)、1.0V最低輸入電壓 （外偏置） ，以及-40oC到125oC的工作結(jié)溫等。新器件與整個(gè)SupIRBuck產(chǎn)品系列都適合工業(yè)應(yīng)用，可確保為耐用系統(tǒng)提供堅(jiān)固設(shè)計(jì)。

　　三、LDO和BUCK降壓穩(wěn)壓器對(duì)比

　　1、當(dāng)輸入電壓為高電壓時(shí)（一般是》5V的時(shí)候），并且輸入輸出壓差很大時(shí)，需要選用BUCK開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，這種情況下，采用開(kāi)關(guān)電源芯片，效率高，發(fā)熱量小；若采用線性穩(wěn)壓器，則輸入輸出的壓差過(guò)大，這部分功率都被消耗了，造成效率低、發(fā)熱量巨大，需要額外增加大的散熱片。當(dāng)輸入電壓在5V以下時(shí)，優(yōu)先考慮LDO線性穩(wěn)壓器，這類(lèi)芯片的特點(diǎn)是低成本，若在不考慮成本及高要求的情況下，也可使用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器芯片。

　　2、當(dāng)板級(jí)輸出電源的輸出電流》1A時(shí)，宜用BUCK開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，這類(lèi)芯片型號(hào)非常多，這里就不一一列舉了；當(dāng)輸出的電源在1A以下，最好選擇LDO芯片，使用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器就有些浪費(fèi)資源了，呵呵。

　　3、BUCK開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的輸出紋波及穩(wěn)壓性不如LDO好，所以像MCU/DSP/FPGA等內(nèi)核電源（1.2V、1.5V、2.5V等）一般會(huì)選擇LDO，這個(gè)可以多看看TI的電源管理芯片手冊(cè)，里面有很多針對(duì)不同處理器的芯片推薦型號(hào)。另外，當(dāng)輸入電壓很高或輸入/輸出電壓壓差很大，且輸出電流比較大時(shí)，可采用“BUCK+LDO”方案。這個(gè)方案在一般的控制板上實(shí)現(xiàn)比較容易，成本也不高。

　　4、從電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度上來(lái)說(shuō)：BUCK開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器電路要用外部電感，體積較大，有些還要使用外部MOS管，電路設(shè)計(jì)和調(diào)試需要花費(fèi)一定時(shí)間，除非是前期積累的成熟設(shè)計(jì)；而LDO電路則很簡(jiǎn)單，其外圍電路只需要幾個(gè)濾波電容。

　　5、BUCK開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換效率比LDO高，熱溫特性也比LDO好；在電路設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)需要輸出電壓精度很高時(shí)，必須用LDO來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　總結(jié)：只有將兩者結(jié)合起來(lái)，才能得到一個(gè)穩(wěn)定的，被認(rèn)為是完美的電源電路。

　　四、LDO和BUCK降壓穩(wěn)壓器應(yīng)用注意事項(xiàng)

　　1、導(dǎo)致 LDO 產(chǎn)生振蕩最常見(jiàn)的原因是什么？就是輸出電容器！

　　A、ESR 過(guò)高。 質(zhì)量欠佳的鉭電容器會(huì)具有高 ESR，一般盡量采用進(jìn)口器件。 鋁電解電容器在低溫條件下將具有高 ESR，一般采用鉭電容器件。

　　B、ESR 過(guò)低。在電路中，最好選用知名品牌的貼片器件。

　　2、造成BUCK開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器芯片發(fā)熱嚴(yán)重的一個(gè)原因：就是電感。

　　我們知道電感器的選擇是依靠負(fù)載電阻，工作頻率，輸出電壓（占空比）工作效率來(lái)確定的，不是越大或者越小越好。目前，一些購(gòu)買(mǎi)到的貼片電感容易出現(xiàn)容量與標(biāo)識(shí)不符的情況，造成芯片發(fā)熱嚴(yán)重，解決方法就是采用直插式柱狀電感器。