開關(guān)電源(DC-DC)與LDO電源的區(qū)別---效率
發(fā)布時間:2021-06-15 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】鑒于在上篇文章,不少人首先關(guān)注開關(guān)電源和LDO電源效率及功耗上的差異,那本篇文章就展開談?wù)勊鼈兊男蕟栴}。所謂效率,其實就是傳遞到輸出端的功率比,等于(傳遞的功率/輸入的功率)*100%。我們首先通過理想的仿真模型來直觀的看看它們的差別。
鑒于在上篇文章,不少人首先關(guān)注開關(guān)電源和LDO電源效率及功耗上的差異,那本篇文章就展開談?wù)勊鼈兊男蕟栴}。所謂效率,其實就是傳遞到輸出端的功率比,等于(傳遞的功率/輸入的功率)*100%。我們首先通過理想的仿真模型來直觀的看看它們的差別。
我們對比TI的TPS5430(DC-DC)和LM2941(LDO),都是由15V轉(zhuǎn)成5V。
它們的典型電源鏈路結(jié)構(gòu)及仿真結(jié)果分別如下:
TPS5430(DC-DC)(5V-3A輸出)
仿真結(jié)果:
輸入和輸出電流如下:
而輸入輸出電壓為:
由功率=V*I,輸入電流幅度為3A,占空比為1/3,而輸出電流為3A,因此基本上輸入功耗和輸出功耗接近,效率幾乎為100%。
LM2941(LDO)(5V-300mA輸出)
仿真結(jié)果:
輸入和輸出電流如下:
而輸入輸出電壓如下:
可見。LDO由于輸入輸出電流大小相同,為300mA(其實上會有很小部分靜態(tài)電流流向地),而輸入輸出電壓比為3,因此效率只有33%。
LDO電壓的效率會那么低呢,功耗到底浪費在哪里了?看大家的回復(fù)也說到了,主要就是串聯(lián)調(diào)整管的內(nèi)阻消耗掉了,給芯片會造成什么影響呢?最大的影響就是發(fā)熱,這也就是為什么LDO的輸入輸出壓差不能太大,另外輸出電流也不能太大,不然效率降低之余造成的發(fā)熱量是非常嚴(yán)重的,因此有的LDO封裝上需要加大面積的散熱片,這也導(dǎo)致了LDO的體積或者需要在PCB的散熱平面較大,如下所示:
看上去LDO電源的效率如果是高壓差,大電流輸出的情況下是比較難提高的了。那么,開關(guān)電源呢?我們直觀上知道效率會比較高,從仿真上看開關(guān)電源的效率也幾乎滿格,那其實上呢,開關(guān)電源效率有損耗嗎,主要會損耗在什么地方呢?
(來源:一博自媒體,作者:黃剛)
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