在电源设计领域，线性稳压器（LDO）和开关电源（SMPS）是两种为常用的方案。然而，在实际应用中，究竟该选择哪一种呢？它们之间又存在哪些区别呢？今天，我们就用直白易懂的语言为你详细讲解。

1. 线性稳压器（LDO）：简单但低效

（1）工作原理

LDO 的思想是 “牺牲电压换稳定”。例如，当输入电压为 12V，而我们需要 3.3V 的输出电压时，LDO 会通过内部的晶体管（相当于可变电阻）将多余的 8.7V “消耗” 掉，这部分能量会以热量的形式散发出去。

（2）优点

• 超简单：通常只需要输入、输出电容和反馈电阻就能正常工作，电路设计相对简单。
• 超低噪声：由于没有开关动作，输出几乎没有纹波，非常适合音频、射频等对噪声敏感的电路。
• 瞬态响应快：内部反馈环路响应迅速，当负载发生突变时，电压能够快速恢复稳定。
• 低压差：部分 LDO 的输入输出压差可以低至 20mV，这使得它在电池供电设备中具有很大的优势。

（3）缺点

• 效率低：以 12V 转 3.3V 为例，其效率仅为 27.5%，其余 72.5% 的能量都转化为热量，造成了能量的浪费。
• 发热大：当电流较大时，必须添加散热片，否则可能会触发过热保护甚至烧毁元件。
• 只能降压：LDO 只能实现降压功能，无法进行升压或反相操作（如将 + 12V 转换为 - 5V）。
  

  

（4）适用场景

• 小电流、低噪声应用：如传感器、运放的供电等。
• 输入输出电压接近：例如从 5V 转换为 3.3V。
• 对成本敏感、不想进行复杂设计的场合。

2. 开关电源（SMPS）：高效但复杂

（1）工作原理

开关电源的是 “高频开关 + 电感储能”。它通过快速开关 MOS 管，配合电感和电容进行滤波，将输入电压 “切割” 并重新组合，从而得到所需的输出电压。

（2）优点

• 效率高：同样以 12V 转 3.3V 为例，开关电源的效率轻松就能达到 90% 以上，发热情况也大大减少。
• 支持升降压：能够实现 Buck（降压）、Boost（升压）、Buck - Boost（升降压）等多种功能。
• 适合大电流：几十安培的 CPU 供电基本都采用开关电源。

（3）缺点

• 设计复杂：需要选择合适的电感、MOS 管，并进行补偿环路的设计，对于新手来说容易出现问题。
• 有开关噪声：高频开关动作会产生电磁干扰（EMI），可能会对敏感电路造成干扰。
• 瞬态响应慢：相比 LDO，在负载突变时，电压恢复速度稍慢，但可以通过优化设计来改善。

（4）适用场景

• 大电流应用：如 CPU、GPU 的供电。
• 输入输出电压差大：例如从 24V 转换为 5V。
• 对效率要求高的场合：如电池供电设备。

3. 参数对比及实际设计要点

（1）参数对比

（2）实际设计要点

• LDO 要点
  • 散热问题：例如，当进行 12V 转 5V、电流为 1A 的转换时，损耗功率为 (12 - 5)×1 = 7W，如果不添加散热片，元件可能会过热冒烟。
  • 不能随便并联：普通 LDO 并联时会出现电流不均的问题，但像 ADI 的 LT3080 这种带有均流功能的 LDO 则可以进行并联。
• 开关电源要点
  • 注意电感选型：电感过小会导致储能不足，带载能力变差，发热严重甚至使电路出现异常；电感过大则会使响应速度变慢，影响动态性能。
  • 注意 PCB 布局：如果高频开关路径处理不当，轻则导致效率大幅下降，重则使电磁干扰（EMI）超标。
  • 注意环路参数调试的稳定性：如果补偿参数调试不当，电源可能会出现振荡现象，或者响应速度极慢。

4. 总结

• 要简单、低噪声：选择 LDO，但要注意散热问题。
• 要高效、大电流：选择开关电源，但需要花费时间进行调试。
• 输入输出压差小：LDO 可能更为划算。
• 输入输出压差大：果断选择开关电源。