硬知识---DC-DC转换器基本原理及选型

DC-DC指直流转直流电源（Direct Current）。是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值得电能的装置。如：通过一个转换器能将一个直流电压（5.0V）转换成其他的直流电压（1.5V或12.0V），我们称这个转换器为DC-DC转换器，或称之为开关电源或开关调整器。

一、DC-DC有三种常见的三种原理架构：

1、Buck（降压型DC/DC转换器）

2、Boost（升压型DC/DC转换器）

3、Buck-Boost（升降压型DC/DC转换器）

二、DC-DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容器构成。

三、DC-DC芯片选型主要参数参考

1.DC/DC选型时首先应考虑输入输出电压，输出负载，效率，成本，封装，开关频率是否满足应用，特殊的应用还需要考虑静态功耗（如手持设备），待机功耗等等。

2.输入电压范围 (Input Voltage)

考虑实际使用输入的电压波动范围，对照DC/DC器件手册推荐工作电压范围选用，确保不能超过器件规格。

3.输出电压(Vout)

输出电压是DC/DC很重要的参数，也是电子设备设计者选型时首先应考虑的参数。DC/DC有固定输出电压和可调输出电压两种类型。

4.最大输出电流 (Max Current)

持续的输出电流能力是DC/DC器件一个重要的参数，选用时要参考此参数，并要保留一定的余量，DC/DC的输出电流参数的选取需评估后级电路的瞬间峰值电流和发热的情况，综合来确定，并满足降额要求（一般满足80%降额，即若实际需要2A则至少应选择2.5A及以上电流输出能力的DCDC）。

5.纹波噪声 (Ripple)

DC/DC器件开关动作以及对电感电容充放电，都会造成EMI（电磁辐射/干扰）和电源纹波较大问题。若DC/DC器件的纹波较大，会直接影响器件的转换效率，影响系统工作不稳定，发热量偏高，使整个系统的功耗偏大。

关于纹波能达到的指标取决于电源本身的设计，同时需要考虑电源系统带负载的实际需求，即要关注轻载和重载纹波。电源每路输出负载的纹波值与该路的电流值有关系，电源在轻载下纹波一般是不会超标的。DCDC电源纹波一般应该在200mV至50mV以下，满载不能超过该范围。

在实际使用中，大部分要求高的数字芯片为5%的纹波要求，小信号的模拟电路，对电源纹波要求非常高，一般要求在50mV甚至更低，此时可能需要考虑采用线性电源。

高速、高精度数据采集系统对精度和速度都有较高要求，对电源的纹波噪声极其敏感，除要求电源的纹波噪声小外，还需选用一些高精度、共模和电源抑制比大的运放来配合，电源的纹波噪声一般都需控制在10mV以内。

6.开关频率 (Switching Frequency)

DCDC一般有几百K上M的工作频率，开关频率决定了外部电感的选型，频率越大需要的电感值就相对小一些，节省电路板面积。外部电感越大，对纹波的抑制作用越好，缺点是不能快速的响应负载的变化。

7.效率 (Efficiency)

DC/DC器件具有较高的转换效率，在大功率电源转化中不会造成过大热能损耗和散热问题。同时要关注轻载和重载两种情况，轻载会影响待机功率，重载会影响温升。一般要能够达到80%以上。

8.负载调整率 (Load Regulation)

电源负载的变化会引起电源输出电压的变化，负载增加，输出电压降低，相反负载减少，输出电压升高。好的电源负载变化引起的输出变化较小，通常指标为3%–5%。负载调整率是衡量电源好坏的指标，好的电源输出接负载时电压降较小。

四、DC-DC的应用

DC-DC转换器的使用有利于简化电源电路设计，缩短研制周期，实现最佳指标等，被广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。

具有可靠性高、系统升级容易等特点，电源模块的应用越来越广泛。此外，DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。

其主要特点是效率高：与线性稳压器的LDO相比较，效率高是DC-DC的显著优势。通常效率在70%以上，效率高的可达到95%以上。其次是适应电压范围宽。

审核编辑 黄宇