芯耀
与非AI
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在硬件设计中，有一个问题几乎每个工程师都会遇到，这个电源到底应该用LDO，还是用DCDC？
很多新人选型时的方法很简单：电流小就选LDO，电流大就选DCDC，虽然不能说完全错误，但这种判断方法远远不够。实际项目中，经常会遇到这样的情况：MCU供电，用DCDC还是LDO？ADC、运放为什么喜欢用LDO？5V降3.3V为什么有人用LDO，有人用Buck？汽车ECU 12V系统为什么前级DCDC，后级还要加LDO？明明DCDC效率更高，为什么不用到底？
这些问题背后，其实不是一个器件选择问题，而是电源的效率、噪声、成本、空间、可靠性之间的权衡问题，硬件设计很多时候都是妥协的结果，你不能无限追求可靠性，也不能无限追求低成本，今天咱们就聊聊LDO和DCDC到底应该怎么选。
一、先搞懂本质：LDO和DCDC解决问题的方式完全不同
1.LDO是用消耗能量的方式降压
LDO也就是低压差线性稳压器，它的工作方式类似一个可调电阻，输入电压高于输出电压，多出来的能量直接转换成热量。例如输入5V，输出3.3V，负载500mA，LDO消耗功率：
代入计算，咱们可以得到P=0.85W，结果是这0.85W全部变成热量。这0.85W全部变成热量。效率：
代入计算效率是66%，所以LDO最大的问题压差越大，电流越大，发热越严重。2.DCDC是通过开关转换能量DCDC采用开关管、电感、电容进行能量转换。以Buck降压为例，MOS导通输入能量储存在电感，MOS关闭电感释放能量。通过高速开关控制实现电压转换。
理论上Buck占空比：
例如12V降5V，代入计算占空比D为41.7%，DCDC不会像LDO一样直接烧掉多余电压，因此效率通常可以达到85%～95%。
二、用LDO还是DCDC第一个判断标准
功耗和效率这是最直接的判断方法，假设输入12V，输出5V，负载2A，如果使用LDO，损耗：
14W是什么概念？一个小封装芯片根本散不出去。
假设热阻50℃/W，温升高达700℃，显然无法工作。所以大压差、大电流场景LDO基本没有机会。
如果换成Buck，输出功率：
假设效率90%，输入功率：
损耗约1.1W，这就是DCDC存在的意义，在能进行大功率输出的同时，又不会有太多的发热，所以这下你明白了效率的真正含义了吧，所谓的效率就是为了少发热，发热少，器件温升就不会太高，就能满足设计指标！
三、用LDO还是DCDC的第二个判断标准
噪声要求很多工程师容易犯一个错误是只看效率，实际上很多电路不是不能用DCDC，而是不敢用DCDC，原因是噪声，DCDC工作过程中MOS高速开关，从而产生开关纹波，以及电感磁场辐射，高频尖峰。例如Buck工作频率500kHz，它产生的纹波可能包含500kHz基频，MHz级谐波。
对于ADC，DAC，PLL，射频，传感器这些电路可能非常敏感。所以经常看到：12V->Buck->5V->LDO->3.3V模拟电源
为什么？因为DCDC负责效率，LDO负责干净，两者优势互补。
四、用LDO还是DCDC的第三个判断标准
压差是否足够小LDO有一个重要参数Dropout Voltage压差，例如某LDO输出3.3V，Dropout是200mV。
那么最低输入至少是3.5V，如果输入只有3.4V，LDO无法稳定输出3.3V，低压差LDO在低压差场景非常适合，他需要的输入输出压差非常低就能工作，当然了现在有些DCDC也能做到在很低压差下工作，所以不能一概而论，这里就是给大家提个醒，选型的时候要注意。
五、用LDO还是DCDC的第四个判断标准
成本和复杂度很多时候不是技术问题，而是产品问题。LDO优点是电路简单，器件少，PCB面积小，EMI低，成本低。缺点是效率低，发热明显。DCDC的优点是高效率，大电流，适合宽输入，缺点是外围复杂，PCB布局要求高，EMI风险高。
例如一个低功耗传感器：MCU需要10mA供电，输入5V，用DCDC要增加，电感，二极管，MOS，补偿网络，可能成本反而更高。LDO就一颗IC，几个电容，直接解决。
总结一下，咱们实际设计时，可以先这样判断：
1、压差大吗？大：优先DCDC。例如：24V→5V，12V→3.3V
2、电流大吗？大：优先DCDC。例如：500mA～1A以上
3、对噪声敏感吗？敏感：考虑LDO。例如：ADC、RF、传感器
4、成本和空间敏感吗？敏感：考虑LDO不要把LDO和DCDC看成竞争关系，很多人认为DCDC先进，所以LDO应该淘汰，实际上完全不是，它们解决的问题不同。
DCDC解决能源利用率，也就是效率，LDO解决电源质量，所以优秀的电源设计，往往不是二选一，而是让DCDC承担大功率转换，让LDO承担精密供电。
电源设计没有万能公式，但掌握LDO和DCDC背后的取舍逻辑，才能真正做到选对方案，而不是选一个能工作的方案。
