大年夜白话讲解：LDO和DC-DC_芯片_电压

本日来图解一下大家常说的LDO和DC-DC到底是怎么一回事！
为了使大家更加理解，采取大口语的讲解办法，不会涉及太多的专业词汇！
如有不敷，欢迎大家评论区留言示正！

LDO即Low Dropout Regulator，是一种低压差线性稳压器。
这是相对付传统的线性稳压器来说的。
传统的线性稳压器，如78XX系列的芯片都哀求输入电压要比输出电压至少赶过2V~3V，否则就不能正常事情。

但是在一些情形下，这样的条件显然是太苛刻了，如5V转3.3V，输入与输出之间的压差只有1.7V，显然这是不知足传统线性稳压器的事情条件的。
针对这种情形，芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。

AMS1117

有低压差功能的线性稳压器，常见的AMS1117，输入输出的最小压差便是1.2V，也便是说如果你想用AMS1117输出一个幅值为3.3V的电压，那么你的输入电压至少要大于4.5V，否则不能输出3.3V电压。

而另一个常见的LDO芯片7805，输入输出的最小压差便是2V，也便是说如果你想用LM7805输出一个幅值为5V的电压，那么你的输入电压至少要大于7V，否则不能输出5V电压。
这样你讲你是不是就会明白很多了！

低压差线性稳压器，故名思意为线性的稳压器，仅能利用在降压运用中，也便是输出电压必需小于输入电压。
优点：稳定性好，负载相应快，输出纹波小。
缺陷：效率低，且输入输出的电压差不能太大，负载不能太大，目前最大的LDO为5A，但要担保5A的输出还有很多的限定条件。

LDO的事理

LDO线性稳压器它的内部实在就相称于一个滑动变阻器，当芯片输出电压高于设定值时，会增大滑动变阻器的值，当当芯片输出电压低于设定值时，会减小滑动变阻器的值，如下图所示：

LDO事理-果果小师弟

既然它的内部是一个滑动变阻器，那么就注定了它的发热量比较大，至少是比DC-DC芯片发热量大，由于DC-DC内部是一个“开关”。

LDO为什么会发热？

LDO线性稳压器它的内部既然相称于一个滑动变阻器，输入和输出的压差损耗全部被电阻转化成热能给花费了，当然会发热。
而芯片的功耗：UI=(Uout-Uin)Iout。

如果我们利用一个降压芯片LM7805输入12V，输出5V/1A，那么芯片的功耗便是(12V-5V）1A=7W。
实在这个7W的功率相称于一个小型的电烙铁了。

当芯片温度小于60摄氏度时是安全的，在90到120摄氏度时就处于危险状态，在达到120摄氏度时就会被破坏。

DC-DC是一种新研制的小型化电源开关模块，它是采取微电子技能，把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成。

有利于简化电源电路设计缩短研制周期，实现最佳指标，广泛运用于各种数字仪表和智能仪器中。
这是百度百科的阐明，听起来观点有点不清。

在嵌入式开拓中我们会不仅会打仗到LDO电路，还会打仗到DCDC开关稳压器。

在哪里会碰着了？你的开拓板肯定会接电源对吧，而这个电源肯定一样平常都是外接一个电源适配器12V对吧？

图为ALIENTEK开拓板的电源适配器

而你的芯片一样平常是5V或者3.3V电源功能对吧？

那么你是不是须要将12V电源装换成3.3V电压啊？这时你肯定会想到利用前面的LDO芯片来降压，对吧？

但是我们又说了LDO是有低压差功能的线性稳压器，12V转5V他们之间有7V的压降，这个觉得是不是有一点不得当啊？如果是LDO，输入电流为1A，7W的压降功率全部给内部电阻发热了，那电路板你还敢用吗？

是的，如果你思考到这，下面就好说了，这时，聪明的人类就发明了DC-DC开关稳压器，以是你创造在你的开拓板上只假如12V转5V的芯片全部用的都是DC-DC降压转换芯片。

口说无凭，下面来看看几张事理图：

这是正点原子的，利用的是MP2359 DC-DC降压芯片

这是野火的，我不用说他自己已经给你标出来了

这是韦东山大哥的，他自己也标出来了

那么聪明的你有没有想过为什么他们12V转5V都利用DC-DC，仅仅是由于发热量低吗？

是的，但这时个中的一点，DC-DC稳压器的优点还不止这一点，还有一点便是DC-DC效率非常高，可高达95%。
为啥DC-DC的发热量低、效率高呢？这就要说一下DC-DC的芯片的事理了。

DCDC的事理

DCDC开关稳压器它的内部实在就相称于一个开关，当芯片输出电压高于设定值时，开关闭合的韶光就短一点，当芯片输出电压低于设定值时，开关闭合的韶光就长一点，也便是我所说的PWM脉冲宽度调制，这样就会涉及到一个参数叫做固定开关频率，如下图所示：

它的内部既然是一个开关那么输入电压和输出电压之间相称于一个开关隔开了，就不会自身发热了啊，对吧。
既然是一个开关，我们利用MOS管，那么它的效率是不是就高了啊。
以是不用去去世记观点，把我这张图记住就好了。
一辈子都不会忘却。

效率大比拼

开关电源的效率都很高，一样平常大于80%，好一点的能达到95%。
这怎么理解？

比如我须要给我的负载供应5V2A，也便是10W的功率，如果效率在80%，那么输入的功率至少是10W/80%=12.5W，如果我们的输入电压是12V，那么我的输入电流大概只须要12.5W/12V=1A的电流就可以了。

换一句话说便是我输入只供应给芯片1A的电流，它就能带动2A的负载，那么是不是很强大，效率很高！

同样的活如果让我们的LDO线性稳压器来干，会怎么样呢？

LDO的效率一样平常比较低，大概只有40%旁边，这不是我说的，是芯片手册说的。

对付LDO，比如我须要给我的负载供应5V2A，也便是10W的功率，效率在在40%的条件下，那么我输入的功率至少是10W/40%=25W，如果我们的输入电压是12V，那么我的输入电流就须要供应25W/12V=2A的电流。

换一句话说便是我须要输入给芯片供应2A的电流，它才能带动2A的负载，这样效率是不是就很低！

得出结论以及如何选型

这样一来，在什么情形下采取哪种方案就一览无余了！

LDODC-DC适宜低压差小电流场景适宜高压差大电流场景纹波小纹波大效率低效率高发热高发热低电路大略电路繁芜静态功耗低静态功耗高

说了这么多，那么我们的电路板到底利用LDO还是DC-DC呢？实在这两者是合营利用，12V转5V建议利用DC-DC，5V转3.3V建议利用LDO。
口说无凭，还是看几家板厂的开拓板电源供电电路的实际情形吧！

12V转5V

板厂型号芯片类型某宝价格正点原子MP2359DC-DC7.1 RMB野火RT7272BDC-DC5.5 RMB安富莱XL2596DC-DC1.3 RMB韦老师MP1495SDC-DC1.3 RMB

5V转3.3V

板厂型号芯片类型某宝价格正点原子AMS1117LDO0.35 RMB野火AMS1086LDO1 RMB安富莱AMS1117LDO0.35 RMB韦老师MP2143DJDC-DC1.3 RMB

可以看到，12V转5V几家板厂都利用DC-DC，5V转3.3V都利用LDO，只有韦东山大哥家5V转3.3V利用的是DC-DC，当然也可以，只要不差钱你都可以利用DC-DC，由于DC-DC芯片肯定比LDO贵，而且电路也比LDO繁芜，性能肯定要好很多。

下面来详细解析一下这几家利用的芯片。

正点原子

正点原子的开拓板电源芯片是MP2359。
MP2359是一种高效率，同步降压型DC/DC转换器，可供应高达1.2A的输出电流，输入电压范围4.5V至24V。

来自MP2359芯片手册

特点：4.5V至24V输入电压范围，1.2A输出电流，固定事情频率：1.4MHz。
可调输出电压从0.81V到15V，高效率高达92％。
供应了快速瞬态相应和简化环路稳定，故障状态保护包括逐周期电流限定和热关机。

下图是开拓板的电源供电部分事理图

至于外围电路为什么是这样配置，在芯片的数据手册已经给出了范例的运用电路，只要按照数据手册给的范例电路配置就可以了。

来自MP2359芯片手册

野火

野火的开拓板电源芯片是RT7272B。
RT7272B是一种高效率，电流模式同步降压型DC/DC转换器，可供应高达3A的输出电流，输入电压范围4.5V至36V。

来自RT7272B芯片手册

特点：4.5V至36V输入电压范围，3A输出电流，固定事情频率：500kHz。
可调输出电压从0.8V到30V，高效率高达95％。
输入欠压锁定、输出欠压保护、热关断保护、可调电流限定。

下图是开拓板的电源供电部分事理图

同样，至于外围电路为什么是这样配置，在芯片的数据手册已经给出了范例的运用电路，只要按照数据手册给的范例电路配置就可以了，不须要自己设计外围电路。

来自RT7272B芯片手册

安富莱

安富莱的开拓板电源芯片是XL2596。
XL2596是一个150KHz的固定频率PWM降压DC/DC变换器，能够驱动一个3A的负载，供应高效率、低纹波和负载调度率。

特点：输入电压范围4.5V至40V，输出电压为3.3V， 5V，12V和可调版本。
输出可调从1.23V至37V，最大占空比100％。

下图是开拓板的电源供电部分事理图

至于外围电路为什么是这样配置，在芯片的数据手册也已经给出了范例的运用电路，只要按照数据手册给的范例电路配置就可以了。

来自XL2596芯片手册

百问网

韦东山大哥的开拓板电源芯片是MP1495S。
MP1495S是一个500KHz的固定频率PWM降压DC/DC变换器，能够驱动一个3A的负载，供应高效率、低纹波和负载调度率。

特点：输入电压范围4.5V至16V，输出电压为1V、1.2V、1.8V、2.5V、3.3V、5V和可调版本。

下图开拓板的电源供电部分事理图

至于外围电路为什么是这样配置，在芯片的数据手册已经给出了范例的运用电路，只要按照数据手册给的范例电路配置就可以了。

来自MP1459芯片手册

总结(左滑可查看完全表格)：

板厂型号芯片类型输入电压输出电压最大输出电流正点原子MP2359DC-DC4.5V-24V0.81V - 15V1.2A野火RT7272BDC-DC4.5V-36V0.8V - 30V3A安富莱XL2596DC-DC4.5V-40V1.23V - 37V3A韦老师MP1495SDC-DC4.5V-16V0.8V-5V3A

搞嵌入式的免不了和硬件打交道，尤其是在做电源时，常常可能会碰着芯片被烧毁，实在电路被烧毁无非就两种情形：用电端烧毁的缘故原由是电压不对，一样平常是过高。
供电端烧毁的缘故原由是电流太大，一样平常是短路造成的。

比如一个电容的耐压值是50V，那么当你接入高于50V的点电压是，电容可能会烧坏爆炸。
又比如一个电源芯片的输出电压是5V，如果你的输出接地，也便是短路了，(可能)会烧坏芯片。
接地时输出端与GND之间的电阻无穷小，输出电压一定那么输出电流就会无穷大，就会烧坏你的电路。

上图的这张图的情形一定是要避免的，否则你的电路很可能会GG。

担保负载的正负极没有插反、担保电源供电的电压即是用电端负载须要的电压、担保用电端负载电流小于供电电源能供应的电流。

换句话说：你的元器件一定不能正负极接反、你的芯片须要5V的电源，你电源供应的给芯片的电源就一定不能超过5V；你电源芯片最大供应的电流是3A，你负载的电流就不能超过3A。
涌现上述情形的任何一种，你的电路肯定会被烧坏。

纵然你有时候创造这样做电路没有烧坏，那是由于电路有保护机制，比如过流保护、过压保护等，但并不能担保你每次的运气就会这么好。
说不定哪天你心情不好或者随地吐一口口痰就不会有好运气了。

现在你该当明白了在做电源部分时如何选择电源芯片了吧，也不要担心电源外围电路不会配置，工程师已经都给你设置好了电路图，以是多看看数据手册。
关于LDO和DC-DC的根本知识就这么多，其他的便是在这个根本上进行发散，只要事理明白，统统都好说。

来源：电子工程专辑；作者：智果芯