对于小的 Vin-Vout 差异,是否值得使用 LDO 与降压稳压器?

电器工程 降压 我愿意
2022-01-15 16:58:26

我想在 250mA 左右将 5V 降到 3.3V。

据我所知,有两种选择:

  • 巴克:更多空间,更高成本
  • LDO:空间更小、成本更低、散热更困难(?)、效率更低(?)

我想知道的是 LDO 会更高效、更好地完成这项工作吗?我听说 6V 至 5V 解决方案通常使用 LDO 而不是降压稳压器,因为它们效率更高,但我想知道这是否适用于 5V 至 3.3V?

4个回答

在 250 mA 时将 5 V 降至 3.3 V 意味着必须在 LDO 中损失 0.425 瓦,您将需要一个巨大的散热器来完成这项工作。

LDO 永远不会比降压转换器更高效,除非您需要的电流太小以至于稳压器本身使用的功率成为问题。

我现在有一个设计错误的 PCB,我尝试完全按照您的建议在 200 mA 时将 5 V 转换为 3.3 V,即使我有一个很大的铜平面作为散热器,LDO 仍然达到 80 摄氏度几秒钟。

我目前正在重新设计我的电源以改用 MC34063A 转换器。

很多人已经对电源效率提出了意见,我只想提出一些我看到其他人这样做的原因。

  1. 抗噪性。降压/升压稳压器,更广泛地说 [SMPS][1],具有非常差的噪声特性。它们几乎可以保证开关频率处的谐波。LDO 不会,它们会产生非常平稳的电源。

  2. 简单,您只需降低一个小电压,保持电路清洁并且组件数量少。

这种抗噪性通常是我看到这一点的主要原因之一。LDO 在这点上是无可匹敌的,您需要付出功率才能获得干净的输出功率。LDO 如此受欢迎的具体原因与您可以使用降压/升压使电压略高于 LDO 的工作电压这一事实有关。我经常在 5V 电路中看到这种情况,它们将功率提升至 5.5V,然后将其 LDO 提升至 5V 电压轨。这提供了非常低噪声的高质量电源,同时仅遭受 1/11 的功率损耗,仍然从 LDO 获得大约 90% 的功率效率。

因此,从这个角度来看,您始终可以使用降压和 LDO 将电压降至 4V,但我只会将其 LDO 并确保将其连接到低电阻热路径,以便轻松散发热量。

LDO 的效率不会更高:(5 V - 3.3 V) * 250 mA = 0.425 W。

对于小型 (SOT-23) LDO 来说已经相当多,至少可能需要一个 DPAK。可以通过 LDO 输入端的串联电阻器来改进设计(而不是效率),以将热量从 IC 带走并进入电阻器,但要确保电阻器 R ser  × I max上的压降不会太大所需的最高电流。在 I max和可用输入电压 V in, min的低端,您仍然需要满足 LDO 的最小输入电压,即

V out, max  + V drop, LDO, max  ≥ V in, min  - R ser  × I max

如果您无法散发 LDO 自身封装内的所有热量并希望将其分散到更多组件上,此技巧有时会有所帮助。此外,LDO 前面的串联电阻有时会充当穷人的短路保护,因为它们可以在一段时间内处理完整的输入电压。

所有这些都是廉价和肮脏的,所以是的:可能值得花一美元。

这取决于您的要求:

  • 对于高效数字电路:降压。
  • 对于精密、低噪声的模拟电路:LDO!