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开关电源效率高LDO响应快到底该咋理解?_电压_开关电源

admin 2025-01-10 15:58:17 0

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在电源设计上我们用得最多的场合是,从一个稳定的“高”电压得到一个稳定的“低”电压。
这也便是常常说的DC/DC,个顶用得最多的电源稳压芯片有两种,一种叫LDO(低压差线性稳压器,我们后面说的线性稳压电源,也是指它),另一种叫PWM(脉宽调制开关电源,我们在本文也称它开关电源)。
我们常常听到PWM的效率高,但是LDO的相应快,这是为什么呢?别焦急,先让我们看看它们的事理。

下面会涉及一些理论知识,但是依然非常浅近易懂,如果你不懂,嘿嘿,得检讨一下自己的根本了。

开关电源效率高LDO响应快到底该咋理解?_电压_开关电源 通讯

1、线性稳压电源的事情事理

2、开关电源的事情事理

如上图,为了从高电压Vs得到Vo,开关电源采取了用一定占空比的方波Vg1,Vg2推动高下MOS管,Vg1和Vg2是反相的,Vg1为高,Vg2为低;上MOS管打开时,下MOS管关闭;下MOS管打开时,上MOS管关闭。
由此在L左端形成了一定占空比的方波电压,电感L和电容C我们可以看作是低通滤波器,因此方波电压经由滤波后就得到了滤波后的稳定电压Vo。
Vo经由R1、R2分压后送入第一个放大器(偏差放大器)的负端V+,偏差放大器的输出Va做为第二个放大器(PWM放大器)的正端,PWM放大器的输出Vpwm是一个有一定占空比的方波,经由门逻辑电路处理得到两个反相的方波Vg1、Vg2来掌握MOSFET的开关。

偏差放大器的正端Vref是一恒定的电压,而PWM放大器的负端Vt是一个三角波旗子暗记,一旦Va比三角波大时,Vpwm为高;Va比三角波小时,Vpwm为低,因此Va与三角波的关系,决定了方波旗子暗记Vpwm的占空比;Va高,占空比就低,Va低,占空比就高。
经由处理,Vg1与Vpwm同相,Vg2与Vpwm反相;终极L左真个方波电压Vp与Vg1相同。
如下图

当Vo上升时,V+将上升,Va低落,Vpwm占空比低落,经由们逻辑之后,Vg1的占空比低落,Vg2的占空比上升,Vp占空比低落,这又导致Vo降落,于是Vo的上升将被抑制。
反之亦然。

3、比拟线性稳压电源和开关电源

懂得了线性稳压电源和开关电源的事情事理之后,我们就可以明白为什么线性稳压电源有较小的噪声,较快的瞬态相应,但是效率差;而开关电源噪声较大,瞬态相应较慢,但效率高了。

线性稳压电源内部构造大略,反馈环路短,因此噪声小,而且瞬态相应快(当输出电压变革时,补偿快)。
但是由于输入和输出的压差全部落在了MOSFET上,以是它的效率低。
因此,线性稳压一样平常用在小电流,对电压精度哀求高的运用上。

而开关电源,内部构造繁芜,影响输出电压噪声性能的因数很多,且其反馈环路长,因此其噪声性能低于线性稳压电源,且瞬态相应慢。
但是根据开关电源的构造,MOSFET处于完备开和完备关两种状态,除了驱动MOSFET,和MOSFET自己内阻花费的能量之外,其他能量被全部用在了输出(理论上L、C是不耗能量的,只管实际并非如此,但这些花费的能量很小)。

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