直流DC-DC轉換器全面簡介

DC-DC轉換器被廣泛用于從源有效地產生穩壓電壓，該電源可能控制也可能不很好地控制到可能恒定也可能不恒定的負載。本文簡要介紹了DC-DC轉換器，列舉了常見實例，并討論了DC-DC轉換器的重要數據手冊參數和應用。

DC-DC轉換器是高頻功率轉換電路，使用高頻開關和電感器、變壓器和電容器將開關噪聲平滑為穩壓直流電壓。閉合反饋環路即使在改變輸入電壓和輸出電流時也能保持恒定的電壓輸出。在效率為90%時，它們通常比線性穩壓器的效率和更小。它們的缺點是噪音和復雜性。

DC-DC轉換器有非隔離式和隔離式兩種。隔離取決于輸入地是否連接到輸出地。

制造商可能會發現有用的四種常見拓撲結構是降壓、升壓、降壓-升壓和SEPIC轉換器。

降壓轉換器將電壓降壓，產生低于輸入電壓的電壓。降壓轉換器可用于從5V USB源將鋰離子電池充電至4.2V。

圖1：降壓轉換器

升壓轉換器將電壓升壓，產生高于輸入電壓的電壓。升壓轉換器可用于驅動鋰電池的一串LED，或從鋰電池提供5V USB輸出。

圖2：升壓轉換器

降壓-升壓轉換器上下步進電壓，產生等于或高于或低于輸入電壓的電壓。降壓升壓可用于從12V電池提供12V輸出。12V電池的電壓可在10V至14.7V之間變化。降壓升壓還可以為單個電池的LED供電。LED正向壓降高達3V。鋰電池可以在2.5V和4.2V之間變化。降壓-升壓產生正負電壓。

圖3：降壓-升壓轉換器

SEPIC轉換器還上下升壓電壓，產生等于或高于或低于輸入電壓的電壓。SEPIC用于與降壓-升壓類似的應用，但在某些應用中具有一些優勢。

圖4：SEPIC轉換器

隔離式DC-DC轉換器的重要例子是正激式和反激式轉換器。正激式轉換器是一個隔離式降壓轉換器。反激式轉換器是一個隔離式升壓轉換器。隔離式電源IC轉換器是指輸入接地和輸出接地未連接的轉換器。這可用于產生正電壓和負電壓，具體取決于您連接輸出端子的方式。有關使用隔離式DC-DC轉換器產生正負輸出電壓的示例，請參見圖5。

圖5：使用隔離式DC-DC轉換器產生正負輸出電壓

重要性能特征

DC-DC轉換器數據手冊具有描述其重要特性的關鍵參數。以下是設計中需要考慮的一些重要特征。

效率

效率是到達負載的輸入功率的分數。一些DC-DC轉換器的效率為90%以上。使用DC-DC轉換器時，最好確保為DC-DC轉換器供電的電源可以提供足夠的功率來解釋效率低下。一個好的經驗法則是假設DC-DC轉換器的效率為80%，然后使用負載功率為125%的電源。例如，如果需要4W負載，請使用4W DC-DC，由5W電源驅動。DC-DC轉換器的效率通常以曲線形式規定，在特定負載電流下實現峰值效率。在較低功率輸出下，效率可能較低，其中為電路供電所需的功率量與負載功率相當。

額定電流

這是用戶應嘗試讓DC-DC轉換器向負載提供的最大電流量。DC-DC轉換器提供的電流可能超過此量，但會變熱，并可能發生故障。

溫度額定值

這是DC-DC轉換器在滿載時應運行的最高環境溫度。如果超過此安全限值，DC-DC轉換器可能會過熱并損壞，或者作為保護措施可能會關閉。

紋波電壓

該額定值是輸出端紋波電壓的量度。確保降壓轉換器的電壓紋波額定值符合您的需求。

調節

該品質因數與輸出在輸入電壓和負載電流范圍內的控制程度有關。如果DC-DC轉換器的調節額定值為1%，則在指定的輸入電壓范圍和輸出電流范圍內，輸出電壓與標稱值的偏差不會超過1%。

瞬態響應

DC-DC轉換器使用閉合反饋環路來提供穩壓輸出。負載電流或輸入電壓的變化會導致臨時偏移。通過控制環路響應速度，您可以了解降壓轉換器響應不斷變化的條件并獲得穩壓輸出電壓所需的時間。

額定電壓

DC-DC轉換器對電壓的上升距離或下降距離有限制。

尺寸和重量

DC-DC轉換器可以在非常高的頻率下工作，從而使它們變得很小。由于某些損耗機制隨頻率增加而增加，導致它們的效率降低，因此在大小和效率之間存在某種程度的權衡。

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