LDO 與切換式穩壓器的差異:效率、雜訊、元件、用途比較
兩者都是由輸入的直流電壓產生穩定的電壓,但處理多餘電壓的方式不同。LDO 等線性穩壓器將電晶體當作可變電阻使用,把輸入與輸出的電壓差以熱的形式捨棄。切換式穩壓器讓電晶體高速導通與截止,以電感與電容傳遞能量,因此即使電壓差很大效率也高,還能升壓。但相對地,會產生切換造成的漣波與雜訊。
| 項目 | LDO(線性穩壓器) | 切換式穩壓器 |
|---|---|---|
| 動作原理 | 讓輸出電晶體工作在線性區,承擔輸入與輸出的電壓差 | 讓電晶體導通與截止,以電感與電容傳遞能量 |
| 效率 | 約為輸出電壓 ÷ 輸入電壓。由 1.8 V 產生 1.0 V 時約為 56% | 即使電壓差很大,依條件約為 80% 至 95% |
| 發熱 | (輸入電壓 − 輸出電壓)× 電流全部變成熱 | 損耗小,發熱少 |
| 輸出雜訊 | 非常小。沒有切換雜訊 | 會產生切換頻率的漣波,以及諧波雜訊(EMI) |
| 切換頻率 | 無 | 約數百 kHz 至數 MHz |
| 元件數量 | 少。只需 IC 與輸入、輸出電容 | 多。電感、電容,依方式還有二極體等 |
| 電路板設計 | 小而簡單 | 電感佔空間,抑制雜訊的佈線走法需要注意 |
| 升壓、反相 | 無法。只能降壓,輸入必須比輸出高出壓降電壓以上 | 可降壓、升壓、升降壓、反相 |
| 對負載變化的響應 | 快 | 由控制迴路的頻寬決定,多半比 LDO 慢 |
| 成本 | 便宜 | 元件較多,因此偏高 |
| 主要用途 | ADC、PLL、RF 電路等對雜訊敏感之電路的電源,電壓差小時,小電流 | CPU 或 SoC 的核心電源,大電流,要由電池有效率地產生電壓時,需要升壓時 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。