用于直流-直流 (DC/DC) 转换的开关稳压器与线性稳压器的优缺点对比

为了在所需的输出电压 V_OUT 下，确保误差放大器反相输入端的分压电压与非反相输入端的电压 V_REF 相同，需要选择合适的电阻分压链 R1/R2。误差放大器通过控制其输出，确保其输入端之间的电压差始终为零。

线性稳压器产生的开关噪声极小，适用于需要低噪声水平的应用。在正常运行中，即使输入电压快速波动，输出电压也能保持稳定。这意味着它们无论在基频下，还是在高达五次或十次谐波的情况下，都可以高效地滤除输入纹波。唯一的限制是内部误差放大器的带宽。低噪声应用的例子包括数据采集系统、精密模拟电路和物联网 (IoT) 传感器。

线性稳压器还具有成本低、元器件少等优点，因此非常适合低成本或空间受限的消费和工业设计。另一方面，输入和输出之间的电压差 (V_IN – V_OUT) 出现在通道晶体管上，造成必须以热量形式耗散的功率损失。根据输入和输出之间的电压差，功率损失可能占到电源功率的很大比例。例如，输入为 9 V、输出为 5 V 的线性稳压器，将 44% 的电源功率作为热量浪费，效率仅为 56%。为满足散热要求，线性稳压器可能需要更大的散热片或额外的冷却机制。

图 2 显示了 DC/DC 开关稳压器的简化框图。多种类型的开关拓扑结构，提供了极大的设计灵活性。开关稳压器可以产生高于或低于输入的输出（升压或降压），或将输入电压反转为输出电压。其中，既有隔离拓扑结构，也有非隔离拓扑结构。

由于开关稳压器效率更高且散热需求降低，因此其结构更为紧凑。然而，开关稳压器的设计和实现难度增大，要求设计人员掌握数字与模拟控制、磁学和电路板布局等多种技能。对于给定的功率等级，提高效率通常需要使用更多元件，导致设计更复杂，成本上升。

快速开关动作可能会引入电磁干扰 (EMI) 或开关噪声，从而影响附近的元器件。设计人员必须注意元器件布局、接地和走线，将开关噪声的影响降至最低。对任何效率至上的应用来说，开关稳压器是首选，例如服务器、计算机和工业过程控制中使用的高功率电源。电池供电的应用同样受益于更高的效率，电池寿命得以延长，例如便携式设备和电动汽车。由于开关稳压器的高效运行，通常无需再使用笨重的散热器，对于空间受限的设计尤其有益。