LDO和DC-DC的区别、应用及优缺点详解

LDO和DC-DC的区别、应用及优缺点详解

LDO（低压差线性稳压器）和DC-DC转换器是两种常见的电压调节器，它们在工作原理、应用场景、效率、输出纹波、负载响应速度以及电路复杂性等方面存在显著差异。

LDO和DC-DC的工作原理

LDO主要依靠调整电路管的阻抗变化来保持输出电压稳定。通过负反馈系统调整PMOS管的G极电压，从而控制输出电流和电压，实现稳压。其内部结构包括基准参考电压源、误差放大器、分压取样电阻（构成反馈网络）以及调整元件。

DC-DC转换器是一种在直流电路中将一个电压值的电能转换为另一个电压值的电能转换装置，包括BUCK（降压）、BOOST（升压）、BUCK/BOOST（升降压）等多种类型。DC-DC转换器通过开关方式实现电压转换，具有多种拓扑结构。

LDO的特点

LDO是low dropout regulator的简称，即低压差线性稳压器，这是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的稳压器，输入比输出要高出很多，否则无法工作，而LDO可能输入比输出高1~2V即可。

LDO低压差，主要是内部使用PMOS管，普通的线性稳压器使用的是PNP三极管，PMOS是电压驱动，无需电流，大大减少LDO本身消耗的电流；普通的稳压器为了防止PNP三极管进入饱和状态而降低输出能力，所以输入输出压降不能太低，而PMOS管的导通内阻很小，导通压降等于导通内阻乘以输出电流，所以导通压降很低。

现在的LDO集成度高，一般只需要2个电容（一般是2个1uF）和一个LDO芯片即可，电路简单。

DC-DC的特点

DC-DC是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置，严格意义上LDO也是一种DC-DC，在电源芯片选型中，LDO和DC-DC则是两种完全不同的芯片。

DC-DC包括三种类型：BUCK（降压）、BOOST（升压）、BUCK/BOOST（升降压）。

一个典型的DC-DC BUCK电路，包括输入输出电容，FREQ频率设置，EN使能管脚，FB反馈电阻，SW上加续流二极管和电感，BST电容，COMP频率补偿等。

LDO和DC-DC的特点对比

LDO特点

• 外围电路简单，价格便宜
• 相比DCDC转换器的应用需要电感、电容、电阻、二极管等外围器件，且布局也有讲究，
• LDO的应用设计简单，除了输入、输出端加上滤波电容，或者输出端增加并联电阻做假负载外，不需要其他外围器件；
• LDO芯片价格一般相对便宜，且外围电路简单，成本低。
• 噪声低、纹波小
• 其原理为线性调节不会产生开关噪声，噪声小、输出电压纹波小。
• 效率较低
• LDO应用中要注意输入电压与输出电压差不能太大，否则效率会非常低，温升也增加大。
• LDO效率可通过η= Vout/Vin ×100%，比如，输入电压Vin为12V，输出电压Vout为3.3V，计算得出效率η=27.5%，效率很低。

DCDC特点

• 效率高、输入电压范围宽、大电流输出
• 相比LDO稳压器，DCDC的优点是输入电压范围宽、功耗低、效率高(可达90%以上)、支持降压、升压（Boost）、反相等变换，且支持大电流的输出，还支持输入输出端的隔离；
• 而缺点也比较明显，纹波较大、开关噪声大、电路设计较复杂、成本相对较高、输入输出存在较大延时等。

LDO和DC-DC的区别

从上面的一些描述中，可以大致得出LDO和DC-DC的区别：

• LDO外围器件少，电路简单，成本低；DC-DC外围器件多，电路复杂，成本高；
• LDO负载响应快，输出纹波小；DC-DC负载响应比LDO慢，输出纹波大；
• LDO效率低，输入输出压差不能太大；DC-DC效率高，输入电压范围宽泛；
• LDO只能降压；DC-DC支持降压和升压；
• LDO和DC-DC的静态电流都小，根据具体的芯片来看；
• LDO输出电流有限，最高可能就几A，且达到最高输出和输入输出电压都有关系；DC-DC输出电流高，功率大；
• LDO噪声小；DC-DC开关噪声大，为了提高开关DC-DC的精度，很多应用会在DC-DC后端接LDO；
• LDO分为可调和固定型；DC-DC一般都是可调型，通过FB反馈电阻调节；

应用场景

LDO适用于需要简单电路和低成本的应用，如便携式设备和低功耗系统中，因其具有稳定性好、负载响应快、输出纹波小的优点。

DC-DC转换器适用于需要高效率和高输入电压范围的应用，如工业自动化、电力控制等领域，支持降压和升压，具有效率高、输入电压范围宽泛的优点。