LDO和BUCK降压稳压器对比

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  在采用MCU/DSP/FPGA设计的控制系统中，低压输入级（一般在12V以下），输出5V/3.3V/1.8V/1.5V/1.2V的电路中，常用的电源芯片是BUCK（降压型）开关稳压器和LDO(低压差）线性稳压器。这两款电源芯片在应用中，有着各自的优缺点，在电路设计时，需要根据实际有选择地使用。


一、LDO和BUCK降压稳压器对比


1、当输入电压为高电压时（一般是>5V的时候），并且输入输出压差很大时，需要选用BUCK开关稳压器，这种情况下，采用开关电源芯片，效率高，发热量小；若采用线性稳压器，则输入输出的压差过大，这部分功率都被消耗了，造成效率低、发热量巨大，需要额外增加大的散热片。当输入电压在5V以下时，优先考虑LDO线性稳压器，这类芯片的特点是低成本，若在不考虑成本及高要求的情况下，也可使用开关稳压器芯片。


2、当板级输出电源的输出电流>1A时，宜用BUCK开关稳压器，这类芯片型号非常多，这里就不一一列举了；当输出的电源在1A以下，最好选择LDO芯片，使用开关稳压器就有些浪费资源了，呵呵。


3、BUCK开关稳压器的输出纹波及稳压性不如LDO好,所以像MCU/DSP/FPGA等内核电源（1.2V、1.5V、2.5V等）一般会选择LDO，这个可以多看看TI的电源管理芯片手册，里面有很多针对不同处理器的芯片推荐型号。另外，当输入电压很高或输入/输出电压压差很大，且输出电流比较大时，可采用“BUCK+LDO”方案。这个方案在一般的控制板上实现比较容易，成本也不高。


4、从电路设计的复杂程度上来说：BUCK开关稳压器电路要用外部电感，体积较大，有些还要使用外部MOS管，电路设计和调试需要花费一定时间，除非是前期积累的成熟设计；而LDO电路则很简单，其外围电路只需要几个滤波电容。


5、BUCK开关稳压器的转换效率比LDO高，热温特性也比LDO好；在电路设计时，当需要输出电压精度很高时，必须用LDO来实现。
总结：只有将两者结合起来，才能得到一个稳定的，被认为是完美的电源电路。


二、LDO和BUCK降压稳压器应用注意事项
1、导致 LDO 产生振荡最常见的原因是什么？就是输出电容器！
A、ESR 过高。 质量欠佳的钽电容器会具有高 ESR，一般尽量采用进口器件。 铝电解电容器在低温条件下将具有高 ESR，一般采用钽电容器件。
B、ESR 过低。在电路中，最好选用知名品牌的贴片器件。


2、造成BUCK开关稳压器芯片发热严重的一个原因：就是电感。
我们知道电感器的选择是依靠负载电阻，工作频率，输出电压（占空比）工作效率来确定的，不是越大或者越小越好。目前，一些购买到的贴片电感容易出现容量与标识不符的情况，造成芯片发热严重，解决方法就是采用直插式柱状电感器。


三、电源设计分享

第一个图是一个LP3965-ADJ的LDO电源设计，可以看到，在电路中设计了一个大的接地平面用作散热器。
              

第二个图是一个LM2596的降压开关电源设计，可以发现，开关电源的芯片面积仅有1/2,损耗大大减少了，意味着开关电源能够承受更高的热阻，减少散热的面积。