什么是DC/DC轉(zhuǎn)換器？

DC/DC轉(zhuǎn)換器是一種從輸出恒定電壓的直流電源產(chǎn)生不同直流電壓的電源裝置。

輸出高于輸入直流電壓的轉(zhuǎn)換器稱為升壓轉(zhuǎn)換器，輸出較低電壓的轉(zhuǎn)換器稱為降壓轉(zhuǎn)換器。

DC/DC轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用

DC/DC轉(zhuǎn)換器用于電子設(shè)備內(nèi)部，為某些電路提供合適的電源電壓。

電子設(shè)備通常使用商用電源（交流電）進(jìn)行操作，但由于電子電路需要直流電源，因此首先將商用電源轉(zhuǎn)換為直流電。該電源電路稱為AC/DC轉(zhuǎn)換器。

另一方面，組成電路的IC和其他電子元件各自具有不同的最佳工作電壓范圍，因此有必要向每個單獨的電路提供適當(dāng)?shù)碾妷骸Ｒ虼耍鶕?jù)需要的電壓準(zhǔn)備多個電源，在這種情況下使用DC/DC轉(zhuǎn)換器。

DC/DC轉(zhuǎn)換器原理

DC/DC 轉(zhuǎn)換器有兩種類型，每種都有不同的原理。

1. 線性穩(wěn)壓器

在線性穩(wěn)壓器中，在輸入和輸出端子之間插入一個NPN晶體管，通過控制該晶體管的集電極和發(fā)射極之間的電壓來保持輸出電壓恒定。晶體管的輸入側(cè)為集電極，輸出側(cè)為發(fā)射極，控制電路檢測輸出電壓與所需電壓之間的差異。

基本操作是控制晶體管的基極電流，改變集電極和發(fā)射極之間的電壓，使輸出電壓保持恒定。有些使用N溝道MOSFET代替NPN晶體管，在這種情況下，漏極連接到輸入側(cè)，源極連接到輸出側(cè)，控制電路控制柵極電壓。

2. 開關(guān)穩(wěn)壓器

開關(guān)調(diào)節(jié)器在輸入端子和輸出端子之間具有開關(guān)元件，并通過將開關(guān)元件保持在ON狀態(tài)來從輸入向輸出提供電力，直到輸出電壓達(dá)到期望的電壓。基本操作是接通電源。此時關(guān)閉元件。

高速重復(fù)此操作以控制輸出電壓保持在所需范圍內(nèi)。開關(guān)穩(wěn)壓器型DC/DC轉(zhuǎn)換器通過與線圈組合并利用電流中斷時線圈產(chǎn)生的反向電壓，實現(xiàn)升壓操作以獲得高于輸入電壓的電壓。

還可以創(chuàng)建無論輸入電壓如何都可以輸出恒定電壓的降壓-升壓穩(wěn)壓器，以及從正電壓生成負(fù)電壓的反相穩(wěn)壓器。

DC/DC轉(zhuǎn)換器的類型

DC/DC 轉(zhuǎn)換器主要有兩種類型：線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器。

1. 線性穩(wěn)壓器

在輸入端和輸出端之間插入一個NPN晶體管來控制輸出端的電壓，使其始終恒定。雖然這種方法提供了穩(wěn)定的輸出電壓，噪聲很小，但它具有以下缺點： 存在。

• 輸出電壓只能低于輸入電壓。

• 由于晶體管造成的損耗大，能量效率差，發(fā)熱增加。

2. 開關(guān)穩(wěn)壓器

在輸入端和輸出端之間安裝有開關(guān)元件，開關(guān)元件接通/斷開從輸入端流動的電流，以維持輸出端的恒定電壓。它具有以下優(yōu)點。

• 根據(jù)電路配置，它可以用作升壓轉(zhuǎn)換器或降壓轉(zhuǎn)換器。

• 它具有很高的能源效率，并且在整個電路中產(chǎn)生的熱量較少。

另一方面，缺點包括：

• 出現(xiàn)開關(guān)噪聲，并且輸出上出現(xiàn)尖峰噪聲和紋波。

• 零件數(shù)量多，電路規(guī)模大。

DC/DC轉(zhuǎn)換器的使用方法

線性穩(wěn)壓器提供穩(wěn)定的電壓輸出和低噪聲，使其適用于模擬電路，例如處理來自各種傳感器的微弱信號時。但由于它會產(chǎn)生大量的熱量，因此需要適當(dāng)?shù)纳嵩O(shè)計。必須考慮使用散熱器和風(fēng)扇將產(chǎn)生的熱量釋放到設(shè)備外部。

另一方面，開關(guān)穩(wěn)壓器可以在較寬的范圍內(nèi)設(shè)置輸出電壓，并且還可以提供大電流，但它們不可避免地會產(chǎn)生噪聲，因此可能需要采取對策。對策的一個例子是將其放入屏蔽盒中。

然而，為了防止噪聲進(jìn)入模擬電路，可能需要采取措施，例如將電源本身分開，并使用單點接地，使DC/DC轉(zhuǎn)換器和模擬電路之間的地電平共用。

另外，雖然它產(chǎn)生的熱量相對較少，但在輸出大功率時，與線性穩(wěn)壓器一樣，在設(shè)計器件時需要密切注意內(nèi)部散熱。