直流DC-DC转换器全面简介

DC-DC转换器被广泛用于从源有效地产生稳压电压，该电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负载。本文简要介绍了DC-DC转换器，列举了常见实例，并讨论了DC-DC转换器的重要数据手册参数和应用。

DC-DC转换器是高频功率转换电路，使用高频开关和电感器、变压器和电容器将开关噪声平滑为稳压直流电压。闭合反馈环路即使在改变输入电压和输出电流时也能保持恒定的电压输出。在效率为90%时，它们通常比线性稳压器的效率和更小。它们的缺点是噪音和复杂性。

DC-DC转换器有非隔离式和隔离式两种。隔离取决于输入地是否连接到输出地。

制造商可能会发现有用的四种常见拓扑结构是降压、升压、降压-升压和SEPIC转换器。

降压转换器将电压降压，产生低于输入电压的电压。降压转换器可用于从5V USB源将锂离子电池充电至4.2V。

图1：降压转换器

升压转换器将电压升压，产生高于输入电压的电压。升压转换器可用于驱动锂电池的一串LED，或从锂电池提供5V USB输出。

图2：升压转换器

降压-升压转换器上下步进电压，产生等于或高于或低于输入电压的电压。降压升压可用于从12V电池提供12V输出。12V电池的电压可在10V至14.7V之间变化。降压升压还可以为单个电池的LED供电。LED正向压降高达3V。锂电池可以在2.5V和4.2V之间变化。降压-升压产生正负电压。

图3：降压-升压转换器

SEPIC转换器还上下升压电压，产生等于或高于或低于输入电压的电压。SEPIC用于与降压-升压类似的应用，但在某些应用中具有一些优势。

图4：SEPIC转换器

隔离式DC-DC转换器的重要例子是正激式和反激式转换器。正激式转换器是一个隔离式降压转换器。反激式转换器是一个隔离式升压转换器。隔离式 电源IC转换器是指输入接地和输出接地未连接的转换器。这可用于产生正电压和负电压，具体取决于您连接输出端子的方式。有关使用隔离式DC-DC转换器产生正负输出电压的示例，请参见图5。

图5：使用隔离式DC-DC转换器产生正负输出电压

重要性能特征

DC-DC转换器数据手册具有描述其重要特性的关键参数。以下是设计中需要考虑的一些重要特征。

效率

效率是到达负载的输入功率的分数。一些DC-DC转换器的效率为90%以上。使用DC-DC转换器时，最好确保为DC-DC转换器供电的电源可以提供足够的功率来解释效率低下。一个好的经验法则是假设DC-DC转换器的效率为80%，然后使用负载功率为125%的电源。例如，如果需要4W负载，请使用4W DC-DC，由5W电源驱动。DC-DC转换器的效率通常以曲线形式规定，在特定负载电流下实现峰值效率。在较低功率输出下，效率可能较低，其中为电路供电所需的功率量与负载功率相当。

额定电流

这是用户应尝试让DC-DC转换器向负载提供的最大电流量。DC-DC转换器提供的电流可能超过此量，但会变热，并可能发生故障。

温度额定值

这是DC-DC转换器在满载时应运行的最高环境温度。如果超过此安全限值，DC-DC转换器可能会过热并损坏，或者作为保护措施可能会关闭。

纹波电压

该额定值是输出端纹波电压的量度。确保降压转换器的电压纹波额定值符合您的需求。

调节

该品质因数与输出在输入电压和负载电流范围内的控制程度有关。如果DC-DC转换器的调节额定值为1%，则在指定的输入电压范围和输出电流范围内，输出电压与标称值的偏差不会超过1%。

瞬态响应

DC-DC转换器使用闭合反馈环路来提供稳压输出。负载电流或输入电压的变化会导致临时偏移。通过控制环路响应速度，您可以了解降压转换器响应不断变化的条件并获得稳压输出电压所需的时间。

额定电压

DC-DC转换器对电压的上升距离或下降距离有限制。

尺寸和重量

DC-DC转换器可以在非常高的频率下工作，从而使它们变得很小。由于某些损耗机制随频率增加而增加，导致它们的效率降低，因此在大小和效率之间存在某种程度的权衡。

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