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用于 DC、AC 和 RF 的降压转换器稳压器与 LDO：哪个最好？
用于 DC、AC 和 RF 的降压转换器稳压器与 LDO：哪个最好？
这似乎是一个总是陷入困境的基本问题：什么时候应该使用 LDO 与降压稳压器？与开关转换器相比，选择 LDO 的一些重要方面是被供电组件的类型、从稳压器汲取的总电流以及这些组件可以承受的热量。
我研究了一些限制 LDO 效率的因素，即由于组件的结构以及它如何响应高于其压差水平的高输入电压。对于降压转换器，这不是一个问题，但现在开关元件中的开/关调制率成为需要考虑的重点。这些是与 MOSFET 结构相关的复杂问题，因此最好不要停留在这个话题上。相反，我们想看看您希望选择降压转换器还是 LDO 作为功率调节策略中的最终输出级的某些情况。
降压转换器与 LDO 的简要比较
如果您正在考虑对系统的某些部分使用降压转换器还是 LDO，或者为整个电路板供电，您应该考虑需要供电的组件类型以及它们应该消耗多少功率。以下是选择稳压器组件和设计电路时要考虑的要点：
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|
我愿意 |
降压转换器 |
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降压机制 |
电阻（随着热量下降） |
反应式 |
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效率 |
随输入差分而变化 |
通常高于 85% |
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发热 |
在高输出电流时变大 |
主要在高电流下的 MOSFET |
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噪音 |
非常低 |
可以很高，取决于输出电感和 PWM 频率 |
稳压器电路的这些方面中的每一个在不同类型的电路中都起着重要作用。为了更清楚地说明这些差异，让我们看一下三个典型系统：DC、AC（全模拟）和 RF。
直流电路
只要您需要调节的输入电压接近稳压器所需的输出电压，直流工作就非常容易。如果您在 DC 下工作，或使用数字电路在名义上在 DC 下工作，出于多种原因，LDO 通常是您的最佳选择，但前提是您在低电流下工作，或者在压差电压以上的电压差最小。有两种情况最适合使用 LDO：
在一定电流范围内的低差分。在最坏的情况下，当您在高电流下工作时，会产生大量热量，并且设备的温度可能过高。
高差分，但仅限于低电流。这也是一个效率和散热问题；在过高的电流下，您也会散发过多的热量。
如果您在这些限制之外运行 LDO，则可能会导致设备过热直至出现故障，或者可能会超出规定范围。在这种情况下，请使用降压转换器，特别是当您在高输入输出差分下工作时。
对于速度更快的数字处理器，例如速度更快的 MSP430 或 STM32 变体之一，如果不使用电源层，则会出现电源完整性问题，导致电源轨上出现超过 100 mV 的电压波动。但是，这些波动通常足够小，不会使 LDO 失去调节。如果您在不同的电路块中有多个数字 IC 都消耗大电流，这可能会改变，在这种情况下，您应该将组件并联到不同的阶段。
模拟电路
如果您需要为模拟电路供电，LDO 也很有用，因为该器件具有低噪声输出。我在 DC 和模拟电路中使用了功率高达几 W 的 LDO，但是这需要在封装中添加一个散热器来散热，因为高电流和差分。模拟具有挑战性，因为这些电路对噪声敏感，因此 LDO 将是首选，因为这些组件的输出功率噪声抑制通常超过 50-60 dB。如果您需要从直流电源获得更高功率的模拟电路（这并不常见），则最好使用降压稳压器。这是我们想考虑射频电源设计中使用的一些策略的地方。
射频电路和组件
放大器等 RF 系统可以使用 LDO 供电，但效率和发热问题应该是您开始考虑设计的地方。对于低功率系统，例如支持 WiFi 的模块（例如，ESP32或 SimpleLink），LDO 很好，因为您通常不会以过高的功率运行。如果您无法解决发热问题或调制信号需要高功率，则需要使用降压转换器。
以相对低输出功率运行的 WiFi 模块可以使用小型 LDO。
使用直流降压转换器构建射频系统可能具有挑战性。主要的挑战是噪声，尽管许多 RF IC（例如带有集成无线电的 MCU）都具有提供调节的片上 LDO，因此您的工作只是为电源引脚提供无噪声电源。您可以使用更大的电容器和电感器在输出上使用无源滤波，以帮助稳定直流输出。
如果您需要在获取调制信号的同时在高功率和高频率下运行，请知道这是一个更高级的主题，需要自己的文章。我将在即将发布的博客中讨论这个问题。
从台式电源切换到真正的电路板
如果您使用的是稳压台式电源并且直接插入模块或开发板，则无需担心这一点。台式电源设计专门设计为多功能，并通过各种技术（多相操作、更高的 PWM 频率、更快的边沿速率 PWM、大型铁氧体等）提供低开关噪声。但是，当您准备好从原型过渡并构建定制电路板时，您将需要工具来帮助您构建电源调节原理图并为您的电路创建 PCB 布局。