DC/DC変換におけるスイッチングレギュレータとリニアレギュレータの利点と欠点。

抵抗分圧チェーンR1/R2は、必要な出力電圧V_OUTでエラーアンプの反転入力の分圧が、非反転入力のV_REF電圧と同じになるように選ばれます。エラーアンプは、入力間の電圧差が常にゼロになるように出力を制御します。

リニアレギュレータはスイッチングノイズが最小限に抑えられるため、低ノイズレベルを必要とする用途に適しています。通常の動作では、入力電圧が急速に変動しても出力電圧は安定しています。これは、基本周波数だけでなく、5次または10次の高調波に至るまで入力リップルを非常に効果的にフィルタリングできることを意味します。制限となるのは、内部エラーアンプの帯域幅だけです。低ノイズの用途の例には、データ収集システム、精密アナログ回路、モノのインターネット（IoT）センサーなどがあります。

リニアレギュレータはコスト効果が高く、部品が少ないため、低コストまたはスペースに制約のある民生用および産業用設計に適しています。一方で、入力と出力の間の電圧（V_IN – V_OUT）はパストランジスタに現れ、その結果、熱として放散しなければならない電力損失が発生します。入力と出力間の電圧差によっては、損失が供給電力のかなりの割合を占める場合があります。たとえば、9Vの入力から5Vの出力を生成するリニアレギュレータは、供給電力の44%が熱として無駄になり、効率はわずか56%となります。放熱の要件のため、リニアレギュレータには大型のヒートシンクや追加の冷却機構が必要となる場合があります。

図2は、スイッチングDC/DCコンバータの簡略化されたブロック図を示しています。多くの種類のスイッチングトポロジーが存在し、設計の柔軟性にも優れいています。スイッチングレギュレータは、入力よりも高いまたは低い出力（ステップアップまたはステップダウン）を生成するか、入力から出力への電圧を反転させることができます。絶縁型と非絶縁型の両方のトポロジーが存在します。

スイッチングレギュレータは、効率が向上し熱放散の必要性が減少するため、よりコンパクトにすることができます。しかし、設計と実装はより難しくなり、デジタルおよびアナログ制御、磁気、基板レイアウトなど、さまざまなスキルが必要になります。特定の電力レベルで設計の効率を向上させるためには複雑さが増すため、通常、追加コンポーネントやコストの増加が伴います。

高速なスイッチング動作は電磁干渉（EMI）やスイッチングノイズを発生させ、近くのコンポーネントに影響を与える可能性があります。設計者は、スイッチングノイズの影響を最小限に抑えるために、コンポーネントの配置、接地、トレースの配線に注意を払う必要があります。スイッチングレギュレータは、高効率が重要な用途、例えばサーバー、コンピュータ、産業プロセス制御のための大容量電源に適しています。バッテリー駆動の用途もより高い効率の恩恵を受け、バッテリーの寿命の延長につながります。例としては、ポータブル機器や電気自動車が挙げられます。効率の良い動作により、スイッチングレギュレータは多くの場合、大きなヒートシンクを不要にします。これは、スペースが制約された設計において特に有益です。