差異在於降壓的方式。LDO以輸入與輸出之間的電晶體將多餘電壓以熱的形式消耗掉,使輸出保持穩定,因此結構簡單、雜訊小,但電壓差大時效率會變差。DC-DC轉換器則讓電晶體高速導通・關斷,並以電感與電容轉換電壓,因此效率高,也能應付大電流與升壓,但會產生切換雜訊,零件也較多。電壓差小且怕雜訊的電路用LDO,重視效率與電流的電路用DC-DC,兩者組合使用也很常見。
主要差異
| 比較項目 | LDO(線性穩壓器) | DC-DC轉換器(切換式) |
|---|---|---|
| 原理 | 讓電晶體作為可變電阻,將多餘電壓轉為熱 | 以電晶體高速導通・關斷與L・C轉換電壓 |
| 效率 | 約為輸出電壓÷輸入電壓(電壓差大時偏低) | 高(常超過90%) |
| 輸出雜訊 | 小 | 有切換雜訊・漣波 |
| 升壓 | 不行(僅能降壓) | 可降壓・升壓・升降壓 |
| 外接零件 | 少,大致只需電容 | 需要電感・電容等 |
| 發熱 | 電壓差×電流的部分全部發熱 | 少 |
| 適合的用途 | 小電流・低雜訊(類比、RF、感測器) | 大電流・高效率(CPU・GPU、電池供電產品的主電源) |
LDO的效率由電壓比決定
LDO會將輸入與輸出之間電晶體所承受的電壓(輸入−輸出)與電流的乘積,以熱的形式消耗。因此效率約為輸出電壓÷輸入電壓,例如由5V產生3.3V約為66%,由5V產生1.0V則只有約20%。反之,若像3.6V轉3.3V這樣電壓差小,效率可達90%以上。LDO的Low Dropout(低壓差),意指即使這個電壓差很小也能穩定運作,優點是電池電壓逐漸下降時仍可使用。
DC-DC以雜訊換取效率
DC-DC轉換器讓電晶體以數百kHz~數MHz導通・關斷,在電感中反覆儲存與釋放能量來轉換電壓。即使電壓差大,效率依然很高,是處理大電流的CPU或GPU電源不可或缺的元件。另一方面,切換會伴隨電壓起伏(漣波)與高頻雜訊,因此對高頻電路、類比電路、影像感測器等對雜訊敏感的電路而言,直接使用有其困難。
組合使用是標準做法
實際產品中常見的組合是:先以DC-DC轉換器有效率地降低電池等的電壓,再在對雜訊敏感的電路前方放置LDO以濾除雜訊。智慧型手機等產品會使用將多個DC-DC與LDO整合在1顆晶片上的電源管理IC(PMIC)。選用時,要綜合比較輸入與輸出的電壓差、所需電流、可容許的雜訊與發熱,以及零件面積與成本。