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DCDC直流電源轉(zhuǎn)換器從字面上來(lái)看便可大致得知其主要作用是要作為不同電壓源需求轉(zhuǎn)換的, 從某一主要輸入電壓轉(zhuǎn)換到另一個(gè)所需求的電壓來(lái)提供給不同芯片所使用。
舉例來(lái)說(shuō), 一般汽車上所提供的電壓為12V, 但在不同的應(yīng)用及不同的IC芯片則會(huì)有不同的工作電壓需求, DCDC轉(zhuǎn)換器是指將直流輸入電源轉(zhuǎn)換成另一直流輸出的裝置名稱。在應(yīng)用上，通常有線性穩(wěn)壓器 (Linear Regulator)，如圖1，或開關(guān)式穩(wěn)壓器(Switching Regulator)，如圖2。
圖 1
圖 2
此次，主要針對(duì)的是開關(guān)式穩(wěn)壓器進(jìn)行介紹, 其主要轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可分為三大類：
升壓型（輸出電壓>輸入電壓）；
降壓型（輸出電壓＜輸出入壓）；
升降壓型（輸入電壓＜ｏｒ＞輸出電壓）；
利用這三種電源轉(zhuǎn)換器就可以將大多數(shù)輸入的電壓轉(zhuǎn)換為我們所需要的各種電壓。
為何需要使用DCDC直流開關(guān)式穩(wěn)壓器？在這之前讓我們先來(lái)了解一下線性穩(wěn)壓器和開關(guān)式穩(wěn)壓器一些特性上的差異比較。
從轉(zhuǎn)換時(shí)所產(chǎn)生的功率損失來(lái)看,
線性穩(wěn)壓器的輸出/輸入功率損耗=(輸入電壓-輸出電壓)*輸出電流=灰色面積*輸出電流（如圖3）。
圖 3
開關(guān)式穩(wěn)壓器輸出/輸入功率損耗=開關(guān)損失+導(dǎo)通損失=灰色面積部分（如圖4）。
圖 4
從以上的波形可明顯的看出，開關(guān)式穩(wěn)壓器的工作損失大大地小于線性穩(wěn)壓器。換而言之，開關(guān)式穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換效率高于線性穩(wěn)壓器。而從電路結(jié)構(gòu)上來(lái)看，開關(guān)式穩(wěn)壓器則需要較多的外圍組件，所以其設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度較線性穩(wěn)壓器高出許多。所以在兩者的工特性上來(lái)說(shuō)各有其優(yōu)缺點(diǎn)及適合的應(yīng)用。
如下表1是依據(jù)兩者的工作特性來(lái)做一些比較，也可以在選用穩(wěn)壓器時(shí)作為參考。
表 1
通過(guò)以上的介紹, 我們知道DCDC開關(guān)式穩(wěn)壓器大致有分為三種：降壓型，升壓型，升-降壓型。
以下先從基本電路設(shè)計(jì)方面，介紹了穩(wěn)壓器基本原理。接著，在后續(xù)的文章中會(huì)再作深入的設(shè)計(jì)要領(lǐng)分享。
降壓型：
此轉(zhuǎn)換架構(gòu)應(yīng)該是目前在開關(guān)式穩(wěn)壓器中普遍的。圖5是一個(gè)典型的異步式降壓轉(zhuǎn)換器。如果將二極管改為晶閘管, 則稱之為同步式降壓轉(zhuǎn)換器。在電路圖中, 利用控制PWM（脈波寬度調(diào)變）來(lái)控制傳送能量的大小，再到后端電感(L)及電容(C)作為能量轉(zhuǎn)移及濾波。而脈波的導(dǎo)通寬度則稱之為工作周期(Duty cycle)。所以用簡(jiǎn)單的方式來(lái)說(shuō)，當(dāng)你知道輸入/輸出的電壓后, 便能知道其所需工作周期為：
圖 5
升壓型：
此轉(zhuǎn)換器通常應(yīng)用在輸入電壓降到很低的時(shí)候，某些芯片仍需維持工作狀態(tài)一段時(shí)間，或是其輸入電壓小于芯片的工作電壓，所以只能用升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)將電壓推升至所需的安全工作區(qū)間。如圖6是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的升壓電路。其主要是由PWM關(guān)閉時(shí)，透過(guò)電感L電壓反向時(shí)加上輸入電壓來(lái)作輸出電壓的提升
其脈波的導(dǎo)通工作周期公式如下：
圖 6
升降壓型：
當(dāng)輸入電壓變動(dòng)范圍是較大的，工作條件下可能高于或低于輸出電壓（例如放電中的電池），此時(shí)升/降壓轉(zhuǎn)換器 (Buck-boost) 是完好的電源轉(zhuǎn)換器方案。
升/降壓轉(zhuǎn)換器依據(jù)輸入電壓和輸出電壓間的差異，其PWM控制模式則會(huì)自動(dòng)切換為降壓模式 (Buck) 或升壓模式 (Boost)。由于其結(jié)合了 Buck和boost 的模式，所以車載電池供電的應(yīng)用是非常適合的應(yīng)用。在電池充滿電的高電平狀態(tài)，可使用降壓模式穩(wěn)定輸出的電壓；在電池電力快耗盡的低電平狀態(tài)，可以在升壓的模式提供固定的輸出電壓。
在以上介紹中，對(duì)線性穩(wěn)壓器和各開關(guān)式穩(wěn)壓器在性能上進(jìn)行了比較。希望借此，對(duì)大家在穩(wěn)壓器的選擇上能有所幫助，也能在系統(tǒng)的優(yōu)化及設(shè)計(jì)過(guò)程中可以針對(duì)每種穩(wěn)壓器的特性作更好的配置。
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