[硬件电路-146]：模拟电路 - DCDC与LDO详解、常见芯片、管脚定义
一、相同点
- 核心功能
- 均用于直流电压转换，将输入直流电压调整为稳定的直流输出电压，为电子电路提供可靠电源。
- 保护机制
- 多数型号具备过流保护（OCP）、过压保护（OVP）、短路保护等功能，防止电路损坏。
- 应用场景重叠
- 在低噪声要求不苛刻、电流需求适中的场景中（如简单数字电路供电），两者均可使用。
- 外围元件需求
- 均需输入/输出电容：
- LDO用于稳定输入电压和滤除高频噪声。
- DCDC用于储能和滤波（电感+电容组合）。
- 均需输入/输出电容：
二、不同点
1. 工作原理
| 特性 | LDO | DCDC |
|---|---|---|
| 转换方式 | 线性降压（调整晶体管阻抗） | 开关模式（通过电感储能/释放能量） |
| 开关动作 | 无 | 有（高频开关，通常100kHz-2MHz） |
| 能量传递 | 连续（直接降压） | 脉冲式（需储能元件），所有有纹波震荡 |
2. 效率与功耗
| 特性 | LDO | DCDC |
|---|---|---|
| 效率公式 | η ≈ (Vout/Vin) × 100% | η ≈ (Vout×Iout)/(Vin×Iin) × 100% |
| 典型效率 | 低（压差大时效率骤降），所以要进行多次压降 | 高（70%-95%，尤其大压差场景） |
| 发热问题 | 压差大时发热严重（需散热片） | 发热量小（适合高功率场景） |
案例：
- 将12V降至5V（电流1A）：
- LDO效率：5/12≈41.7%，损耗功率7W（需大尺寸散热片）。
- DCDC效率：约90%，损耗功率仅1.2W（无需散热）。
3. 输出特性
| 特性 | LDO | DCDC |
|---|---|---|
| 输出纹波 | 极低（μV级，无开关噪声） | 较高（mV级，需滤波电路优化） |
| 负载响应 | 快（μs级，适合动态负载） | 较慢（ms级，需控制环路调整） |
| 输出电流 | 通常≤5A（大电流需严格散热） | 支持大电流（如10A以上） |
4. 成本与复杂度
| 特性 | LDO | DCDC |
|---|---|---|
| 芯片成本 | 低（0.1-1美元） | 较高（1-5美元） |
| 外围元件 | 仅需电容 | 需电感、二极管、电容（BOM成本高） |
| PCB面积 | 小（适合高密度设计） | 较大（需布局电感） |
5. 特殊功能
| 特性 | LDO | DCDC |
|---|---|---|
| 电压极性 | 仅降压 | 支持升压、降压、升降压、反相 |
| 使能控制 | 多数型号支持（EN引脚） | 均支持 |
| 软启动 | 少数型号支持 | 多数型号支持（减少启动冲击） |
三、选型决策指南
优先选LDO的场景
- 低噪声需求：如射频电路、音频放大器、高精度ADC/DAC供电。
- 小压差场景：如5V转3.3V（压差1.7V），避免DCDC效率损失。
- 快速负载响应：如CPU核心电压、动态传感器供电。
- 低成本/小体积：如可穿戴设备、IoT传感器节点。
优先选DCDC的场景
- 高效率需求：如电池供电设备（无人机、电动汽车）、工业电源模块。
- 大电流/宽电压范围：如CPU供电（12V→1.2V）、高功率LED驱动。
- 升压或反相需求：如太阳能充电系统（电池电压波动时升压）、负电压生成。
- 散热受限场景：如密闭设备内部，需减少热耗散。
四、混合应用案例
- 高效+低纹波组合：
用DCDC将24V降至5V（高效率），再通过LDO输出3.3V（低纹波），兼顾效率与噪声要求。 - 动态调节场景：
DCDC提供主电源，LDO为低噪声模块（如PLL、时钟电路）供电，避免开关噪声干扰。