電源是整個電路板中最重要的一塊了，電源不穩(wěn)定，其他啥都別談。

在電源設計上我們用得最多的場合是，從一個穩(wěn)定的“高”電壓得到一個穩(wěn)定的“低”電壓。這也就是經(jīng)常說的DC/DC，其中用得最多的電源穩(wěn)壓芯片有兩種，一種叫LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器，我們后面說的線性穩(wěn)壓電源，也是指它)，另一種叫PWM(脈寬調制開關電源，我們在本文也稱它開關電源)。我們常常聽到PWM的效率高，但是LDO的響應快，這是為什么呢?別著急，先讓我們看看它們的原理。

下面會涉及一些理論知識，但是依然非常淺顯易懂，如果你不懂，得檢查一下自己的基礎了。

1、線性穩(wěn)壓電源的工作原理

2、開關電源的工作原理

如上圖，為了從高電壓Vs得到Vo，開關電源采用了用一定占空比的方波Vg1,Vg2推動上下MOS管，Vg1和Vg2是反相的，Vg1為高，Vg2為低;上MOS管打開時，下MOS管關閉;下MOS管打開時，上MOS管關閉。由此在L左端形成了一定占空比的方波電壓，電感L和電容C我們可以看作是低通濾波器，因此方波電壓經(jīng)過濾波后就得到了濾波后的穩(wěn)定電壓Vo。Vo經(jīng)過R1、R2分壓后送入第一個放大器(誤差放大器)的負端V+，誤差放大器的輸出Va做為第二個放大器(PWM放大器)的正端，PWM放大器的輸出Vpwm是一個有一定占空比的方波，經(jīng)過門邏輯電路處理得到兩個反相的方波Vg1、Vg2來控制MOSFET的開關。

誤差放大器的正端Vref是一恒定的電壓，而PWM放大器的負端Vt是一個三角波信號，一旦Va比三角波大時，Vpwm為高;Va比三角波小時，Vpwm為低，因此Va與三角波的關系，決定了方波信號Vpwm的占空比;Va高，占空比就低，Va低，占空比就高。經(jīng)過處理,Vg1與Vpwm同相，Vg2與Vpwm反相;最終L左端的方波電壓Vp與Vg1相同。如下圖

當Vo上升時，V+將上升，Va下降，Vpwm占空比下降，經(jīng)過們邏輯之后，Vg1的占空比下降，Vg2的占空比上升，Vp占空比下降，這又導致Vo降低，于是Vo的上升將被抑制。反之亦然。

3、對比線性穩(wěn)壓電源和開關電源

懂得了線性穩(wěn)壓電源和開關電源的工作原理之后，我們就可以明白為什么線性穩(wěn)壓電源有較小的噪聲，較快的瞬態(tài)響應，但是效率差;而開關電源噪聲較大，瞬態(tài)響應較慢，但效率高了。

線性穩(wěn)壓電源內部結構簡單，反饋環(huán)路短，因此噪聲小，而且瞬態(tài)響應快(當輸出電壓變化時，補償快)。但是因為輸入和輸出的壓差全部落在了MOSFET上，所以它的效率低。因此，線性穩(wěn)壓一般用在小電流，對電壓精度要求高的應用上。

而開關電源，內部結構復雜，影響輸出電壓噪聲性能的因數(shù)很多，且其反饋環(huán)路長，因此其噪聲性能低于線性穩(wěn)壓電源，且瞬態(tài)響應慢。但是根據(jù)開關電源的結構，MOSFET處于完全開和完全關兩種狀態(tài)，除了驅動MOSFET，和MOSFET自己內阻消耗的能量之外，其他能量被全部用在了輸出(理論上L、C是不耗能量的，盡管實際并非如此，但這些消耗的能量很小)。

審核編輯：湯梓紅

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