低压差线性稳压器的稳压原理介绍

我们来谈谈开关电源和LDO电源的一些原理上，指标上的区别对比，目的是分析它们之间的优缺点，从而找到如何在PCB设计上更好的进行选择使用。本来本人是想从直流电源的种类的选择进行切入，查阅了不少资料，发现对直流电源的分类不太明确，按类型分，按电路结构分，按拓扑分都不太一样。有的把它分为线性型，开关型，可控硅整流型和感应型；有的又把它分为化学电源，线性稳压电源和开关型稳压电源，有的分类干脆就分两种，线性型和开关型。回到我们熟悉的PCB中，大的分类就比较明确了，主要有线性电源和开关电源，其中线性电源主要使用LDO电源，开关电源就是我们通常说的DC-DC电源。其实严谨来说，线性电源不能等同于LDO电源，LDO电源只是线性电源的其中一种，只不过它具有比较低的调整管压差而得名。前面的文章有提过开关电源的一些原理，因此在讲它们的区别之前，觉得应该补充下LDO的原理，然后才能进行下面的对比。LDO，low dropout regulator，中文是低压差线性稳压器，它内部的一般结构如下图：用到的元器件也比较简单，一个串联调整管VT，两个分压电阻R1，R2，放大器A，基准电压REF部分，然后就可以把输入和输出连接起来，由R1和R2分压得到的放大器的同相输入端电压为取样电压，放大器反相输入端电压为一个基准电压，放大器的输出用来驱动调整管，调整管的输入输出连接输入输出电压。然后它是怎么进行稳压的呢，我们对它的工作原理进行描述下：当输出电压Uout下降时，由R1和R2分压的取样电压（即放大器的同相输入端电压）下降，因此放大器的输出驱动电流增加，从而导致串联调整管的压降减小，即Uin-Uout减小，最终使Uout电压上升。当输出电压Uout上升时同理。如果你们觉得关于开关电源和LDO的原理描述还过于复杂的话，本人还特地画了以下这个模型进行比喻（画得不太好看，请多多见谅哈）。我们把输入电压比喻成一个大的水龙头，我们的目的是从这个大的水龙头（输入电压）中接取小的水流（输出电压），我们有以下两种方式去完成。左边的方式是我们加个水阀，把水阀开到一个我们需要的位置，把这个位置固定，然后让水龙头流出我们需要的水流大小；或者我们脑洞可以开得大一点，用右边的方法，我们通过不断的把水龙头全开全关，这样其实也能得到连续的水流，前提是我们开和关的速度要快些，不然水流会断，然后通过开和关的时间的比例也能控制水流的大小。这其实就是LDO和DC-DC电源工作原理的主要区别。