LDOとスイッチングレギュレータの違い：効率・ノイズ・部品・用途を比較
どちらも入力の直流の電圧から安定した電圧を作りますが、余分な電圧の扱い方が違います。LDOなどのリニアレギュレータは、トランジスタを可変の抵抗のように使い、入力と出力の電圧の差を熱として捨てます。スイッチングレギュレータは、トランジスタを高速にオン・オフし、コイルとコンデンサでエネルギーを受け渡すので、電圧の差が大きくても効率が高く、昇圧もできます。その代わり、スイッチングによるリップルやノイズが出ます。
| 項目 | LDO(リニアレギュレータ) | スイッチングレギュレータ |
|---|---|---|
| 動作の仕組み | 出力のトランジスタを線形の領域で使い、入力と出力の電圧の差を背負う | トランジスタをオン・オフし、コイルとコンデンサでエネルギーを受け渡す |
| 効率 | およそ出力の電圧÷入力の電圧。1.8 Vから1.0 Vを作ると約56% | 電圧の差が大きくても、条件により80〜95%程度 |
| 発熱 | (入力の電圧 − 出力の電圧)× 電流がすべて熱になる | 損失が小さく、発熱は少ない |
| 出力のノイズ | 非常に小さい。スイッチングのノイズがない | スイッチングの周波数のリップルや、高調波のノイズ(EMI)が出る |
| スイッチング周波数 | なし | 数百kHz〜数MHz程度 |
| 部品点数 | 少ない。ICと入出力のコンデンサ程度 | 多い。コイル、コンデンサ、方式によりダイオードなど |
| 基板の設計 | 小さく簡単 | コイルが場所を取り、ノイズを抑える配線の引き回しに注意が必要 |
| 昇圧・反転 | できない。降圧だけで、入力は出力よりドロップアウト電圧以上高い必要がある | 降圧、昇圧、昇降圧、反転ができる |
| 負荷の変化への応答 | 速い | 制御ループの帯域で決まり、LDOより遅いことが多い |
| コスト | 安い | 部品が多い分、高め |
| 主な用途 | ADC、PLL、RF回路などノイズに敏感な回路の電源、電圧の差が小さいとき、小さな電流 | CPUやSoCのコアの電源、大きな電流、電池から効率よく電圧を作るとき、昇圧が必要なとき |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。