摘要：搞嵌入式的一般都是軟硬件結合，軟件不用說了,從C語言到裸機再到RTOS，最后到Linux都要學，那么搞硬件要學啥呢？最關鍵的兩點就是電源和運放，把電源和運放玩好了，基本硬件也就沒啥大問題。當然如果不是專業搞硬件，運放其實用到的不多，更多的是電源，畢竟任何一塊電路板都離不開電源供電。今天來圖解一下大家常說的LDO和DC-DC到底是怎么一回事！為了使大家更加理解，采用大白話的講解方式，不會涉及太多的專業詞匯！如有不足，歡迎大家評論區留言指正！

01

什么是LDO？ LDO即Low Dropout Regulator，是一種低壓差線性穩壓器。這是相對于傳統的線性穩壓器來說的。 傳統的線性穩壓器，如78XX系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓至少高出2V~3V，否則就不能正常工作。 但是在一些情況下，這樣的條件顯然是太苛刻了，如5V轉3.3V，輸入與輸出之間的壓差只有1.7V，顯然這是不滿足傳統線性穩壓器的工作條件的。 針對這種情況，芯片制造商們才研發出了LDO類的電壓轉換芯片。 有低壓差功能的線性穩壓器，常見的AMS1117，輸入輸出的最小壓差就是1.2V，也就是說如果你想用AMS1117輸出一個幅值為3.3V的電壓，那么你的輸入電壓至少要大于4.5V，否則不能輸出3.3V電壓。 而另一個常見的LDO芯片7805，輸入輸出的最小壓差就是2V，也就是說如果你想用LM7805輸出一個幅值為5V的電壓，那么你的輸入電壓至少要大于7V，否則不能輸出5V電壓。這樣你講你是不是就會明白很多了！ 低壓差線性穩壓器，故名思意為線性的穩壓器，僅能使用在降壓應用中，也就是輸出電壓必需小于輸入電壓。優點：穩定性好，負載響應快，輸出紋波小。缺點：效率低，輸入輸出的電壓差不能太大，負載不能太大，目前最大的LDO為5A，但要保證5A的輸出還有很多的限制條件。

LDO的原理

LDO線性穩壓器它的內部其實就相當于一個滑動變阻器，當芯片輸出電壓高于設定值時，會增大滑動變阻器的值，當當芯片輸出電壓低于設定值時，會減小滑動變阻器的值，如下圖所示：LDO原理-果果小師弟 既然它的內部是一個滑動變阻器，那么就注定了它的發熱量比較大，至少是比DC-DC芯片發熱量大，因為DC-DC內部是一個“開關”。

LDO為什么會發熱？

LDO線性穩壓器它的內部既然相當于一個滑動變阻器，輸入和輸出的壓差損耗全部被電阻轉化成熱能給消耗了，當然會發熱。而芯片的功耗：U*I=(Uout-Uin)*Iout。假如我們使用一個降壓芯片LM7805輸入12V，輸出5V/1A，那么芯片的功耗就是(12V-5V）*1A=7W。其實這個7W的功率相當于一個小型的電烙鐵了。 當芯片溫度小于60攝氏度時是安全的，在90到120攝氏度時就處于危險狀態，在達到120攝氏度時就會被損壞。 ?

02

什么是DC-DC？ DC-DC是一種新研制的小型化電源開關模塊，它是采用微電子技術，把小型表面安裝集成電路與微型電子元器件組裝成一體而構成。 有利于簡化電源電路設計縮短研制周期，實現最佳指標，廣泛應用于各類數字儀表和智能儀器中。這是百度百科的解釋，聽起來概念有點不清。 在嵌入式開發中我們會不僅會接觸到LDO電路，還會接觸到DCDC開關穩壓器。 在哪里會遇到了？ 你的開發板肯定會接電源對吧，而這個電源肯定一般都是外接一個電源適配器12V對吧？ 而你的芯片一般是5V或者3.3V電源功能對吧？ 那么你是不是需要將12V電源裝換成3.3V電壓啊？這時你肯定會想到使用前面的LDO芯片來降壓，對吧？ 但是我們又說了LDO是有低壓差功能的線性穩壓器，12V轉5V他們之間有7V的壓降，這個感覺是不是有一點不合適啊？假如是LDO，輸入電流為1A，7W的壓降功率全部給內部電阻發熱了，那電路板你還敢用嗎？ 是的，如果你思考到這里，下面就好說了，這時聰明的人類就發明了DC-DC開關穩壓器，所以你發現在你的開發板上只要是12V轉5V的芯片全部用的都是DC-DC降壓轉換芯片。 口說無憑，下面來看看幾張原理圖：這是正點原子的，使用的是MP2359 DC-DC降壓芯片這是野火的，我不用說他自己已經給你標出來了這是韋東山大哥的，他自己也標出來了 那么聰明的你有沒有想過為什么他們12V轉5V都使用DC-DC，僅僅是因為發熱量低嗎？ 是的，但這時其中的一點，DC-DC穩壓器的優點還不止這一點，還有一點就是DC-DC效率非常高，可高達95%。為啥DC-DC的發熱量低、效率高呢？這就要說一下DC-DC的芯片的原理了。

DCDC的原理

DCDC開關穩壓器它的內部其實就相當于一個開關，當芯片輸出電壓高于設定值時，開關閉合的時間就短一點，當芯片輸出電壓低于設定值時，開關閉合的時間就長一點，也就是我所說的PWM脈沖寬度調制，這樣就會涉及到一個參數叫做固定開關頻率，如下圖所示： 它的內部既然是一個開關那么輸入電壓和輸出電壓之間相當于一個開關隔開了，就不會自身發熱了啊，對吧。既然是一個開關，我們使用MOS管，那么它的效率是不是就高了啊。所以不用去死記概念，把我這張圖記住就好了。一輩子都不會忘記。

效率大比拼

開關電源的效率都很高，一般都大與80%，好一點的能達到95%。這怎么理解？ 比如我需要給我的負載提供5V2A，也就是10W的功率，如果效率在80%，那么輸入的功率至少是10W/80%=12.5W，假如我們的輸入電壓是12V，那么我的輸入電流大概只需要12.5W/12V=1A的電流就可以了。 換一句話說就是我輸入只提供給芯片1A的電流，它就能帶動2A的負載，那么是不是很強大，效率很高！同樣的活如果讓我們的LDO線性穩壓器來干，會怎么樣呢？ LDO的效率一般比較低，大概只有40%左右，這不是我說的，是芯片手冊說的。 對于LDO，比如我需要給我的負載提供5V2A，也就是10W的功率，效率在在40%的條件下，那么我輸入的功率至少是10W/40%=25W，假如我們的輸入電壓是12V，那么我的輸入電流就需要提供25W/12V=2A的電流。 換一句話說就是我需要輸入給芯片提供2A的電流，它才能帶動2A的負載，這樣效率是不是就很低！

得出結論以及如何選型

這樣一來，在什么情況下采用哪種方案就一目了然了！ LDO DC-DC

適合低壓差小電流場景	適合高壓差大電流場景
紋波小	紋波大
效率低	效率高
發熱高	發熱低
電路簡單	電路復雜
靜態功耗低	靜態功耗高

03

實際電路應用設計 說了這么多，那么我們的電路板到底使用LDO還是DC-DC呢？其實這兩者是配合使用，12V轉5V建議使用DC-DC，5V轉3.3V建議使用LDO。口說無憑，還是看幾家板廠的開發板電源供電電路的實際情況吧！

12V轉5V

板廠 型號 芯片類型 某寶價格

正點原子	MP2359	DC-DC	7.1 RMB
野火	RT7272B	DC-DC	5.5 RMB
安富萊	XL2596	DC-DC	1.3 RMB
韋老師	MP1495S	DC-DC	1.3 RMB

5V轉3.3V 板廠 型號 芯片類型 某寶價格

正點原子	AMS1117	LDO	0.35 RMB
野火	AMS1086	LDO	1 RMB
安富萊	AMS1117	LDO	0.35 RMB
韋老師	MP2143DJ	DC-DC	1.3 RMB

可以看到，12V轉5V幾家板廠都使用DC-DC，5V轉3.3V都使用LDO，只有韋東山大哥家5V轉3.3V使用的是DC-DC，當然也可以，只要不差錢你都可以使用DC-DC，因為DC-DC芯片肯定比LDO貴，而且電路也比LDO復雜，性能肯定要好很多。 下面來具體解析一下這幾家使用的芯片。

正點原子

正點原子的開發板電源芯片是MP2359。MP2359是一種高效率，同步降壓型DC/DC轉換器，可提供高達1.2A的輸出電流，輸入電壓范圍4.5V至24V。來自MP2359芯片手冊特點：4.5V至24V輸入電壓范圍，1.2A輸出電流，固定工作頻率：1.4MHz。可調輸出電壓從0.81V到15V，高效率高達92％。提供了快速瞬態響應和簡化環路穩定，故障狀態保護包括逐周期電流限制和熱關機。 下圖是開發板的電源供電部分原理圖 至于外圍電路為什么是這樣配置，在芯片的數據手冊已經給出了典型的應用電路，只要按照數據手冊給的典型電路配置就可以了。來自MP2359芯片手冊

野火

野火的開發板電源芯片是RT7272B。RT7272B是一種高效率，電流模式同步降壓型DC/DC轉換器，可提供高達3A的輸出電流，輸入電壓范圍4.5V至36V。來自RT7272B芯片手冊特點：4.5V至36V輸入電壓范圍，3A輸出電流，固定工作頻率：500kHz。可調輸出電壓從0.8V到30V，高效率高達95％。輸入欠壓鎖定、輸出欠壓保護、熱關斷保護、可調電流限制。 下圖是開發板的電源供電部分原理圖 同樣，至于外圍電路為什么是這樣配置，在芯片的數據手冊已經給出了典型的應用電路，只要按照數據手冊給的典型電路配置就可以了，不需要自己設計外圍電路。來自RT7272B芯片手冊

安富萊

安富萊的開發板電源芯片是XL2596。XL2596是一個150KHz的固定頻率PWM降壓DC/DC變換器，能夠驅動一個3A的負載，提供高效率、低紋波和負載調整率。特點：輸入電壓范圍4.5V至40V，輸出電壓為3.3V， 5V，12V和可調版本。輸出可調從1.23V至37V，最大占空比100％。 下圖是開發板的電源供電部分原理圖 至于外圍電路為什么是這樣配置，在芯片的數據手冊也已經給出了典型的應用電路，只要按照數據手冊給的典型電路配置就可以了。來自XL2596芯片手冊

百問網

韋東山大哥的開發板電源芯片是MP1495S。MP1495S是一個500KHz的固定頻率PWM降壓DC/DC變換器，能夠驅動一個3A的負載，提供高效率、低紋波和負載調整率。特點：輸入電壓范圍4.5V至16V，輸出電壓為1V、1.2V、1.8V、2.5V、3.3V、5V和可調版本。 下圖開發板的電源供電部分原理圖： 至于外圍電路為什么是這樣配置，在芯片的數據手冊已經給出了典型的應用電路，只要按照數據手冊給的典型電路配置就可以了。來自MP1459芯片手冊總結(左滑可查看完整表格)： 板廠 型號 芯片類型 輸入電壓 輸出電壓 最大輸出電流

正點原子	MP2359	DC-DC	4.5V-24V	0.81V - 15V	1.2A
野火	RT7272B	DC-DC	4.5V-36V	0.8V - 30V	3A
安富萊	XL2596	DC-DC	4.5V-40V	1.23V - 37V	3A
韋老師	MP1495S	DC-DC	4.5V-16V	0.8V-5V	3A

04

如何避免電路被燒壞？ 搞嵌入式的免不了和硬件打交道，尤其是在做電源時，經常可能會遇到芯片被燒毀，其實電路被燒毀無非就兩種情況： 用電端燒毀的原因是電壓不對，一般是過高。供電端燒毀的原因是電流太大，一般是短路造成的。 比如一個電容的耐壓值是50V，那么當你接入高于50V的點電壓是，電容可能會燒壞爆炸。 又比如一個電源芯片的輸出電壓是5V，如果你的輸出接地，也就是短路了，(可能)會燒壞芯片。 接地時輸出端與GND之間的電阻無窮小，輸出電壓一定那么輸出電流就會無窮大，就會燒壞你的電路。 上圖的這張圖的情況一定是要避免的，否則你的電路很可能會GG。 保證負載的正負極沒有插反、保證電源供電的電壓等于用電端負載需要的電壓、保證用電端負載電流小于供電電源能提供的電流。換句話說： 你的元器件一定不能正負極接反、你的芯片需要5V的電源，你電源提供的給芯片的電源就一定不能超過5V； 你電源芯片最大提供的電流是3A，你負載的電流就不能超過3A。出現上述情況的任何一種，你的電路肯定會被燒壞。 即使你有時候發現這樣做電路沒有燒壞，那是因為電路有保護機制，比如過流保護、過壓保護等，但并不能保證你每次的運氣就會這么好。說不定哪天你心情不好或者隨地吐一口口痰就不會有好運氣了。

審核編輯 ：李倩