在電子電路中，將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為電路中所需要的直流電壓的電路被稱為DC-DC電源電路。例如我們的無線模塊一般都是5V轉(zhuǎn)3.3V。DC-DC電路通?？梢苑譃樯龎盒?、降壓型、升降壓型，一般由電子開關(guān)器件、電感、電容組成。DC-DC電路主要是通過利用電子開關(guān)器件周期性的導(dǎo)通和斷開，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓可調(diào)節(jié)和自動(dòng)穩(wěn)壓的功能。

直流—直流變換器(DC-DC)是一種將直流基礎(chǔ)電源轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌妷悍N類的直流變換裝置。目前通信設(shè)備的直流基礎(chǔ)電源電壓規(guī)定為?48V，由于在通信系統(tǒng)中仍存在?24V(通信設(shè)備)及+12V、+5V(集成電路)的工作電源，因此，有必要將?48V基礎(chǔ)電源通過直流—直流變換器變換到相應(yīng)電壓種類的直流電源，以供實(shí)際使用。DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改變ton(通用)，二是頻率調(diào)制。

一. 簡(jiǎn)介

A DC-DC converter is an electrical system (device) which converts direct current (DC) sources from one voltage level to another.

DC-DC指直流轉(zhuǎn)直流電源(Direct Current)，DC-DC轉(zhuǎn)換器以一個(gè)直流輸入電壓作為輸入，輸出一個(gè)不同的直流電壓。輸出直流電壓可高于或低于直流輸入電壓。

DC-DC轉(zhuǎn)換器一般由控制芯片，電感線圈，二極管，三極管，電容器構(gòu)成。在討論DC-DC轉(zhuǎn)換器的性能時(shí)，如果單針對(duì)控制芯片，是不能判斷其優(yōu)劣的。其外圍電路的元器件特性，和基板的布線方式等，能改變電源電路的性能，因此，應(yīng)進(jìn)行綜合判斷。

二. 特點(diǎn)

與線性穩(wěn)壓器的LDO相比較，效率高是DCDC的顯著優(yōu)勢(shì)。通常效率在70%以上，效率高的可達(dá)到95%以上。適應(yīng)電壓范圍寬。三. 分類

在開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器中，晶體管作為開關(guān)工作，這意味著它們比作為依賴電流源工作的晶體管消耗的功率要小得多。當(dāng)晶體管傳導(dǎo)高電流時(shí)，其電壓降非常低，而當(dāng)晶體管傳導(dǎo)高電壓降時(shí)，其電流幾乎為零。因此，開關(guān)模式變換器的導(dǎo)通損耗低，效率高，通常在80%或90%以上。但在高頻時(shí)，開關(guān)損耗會(huì)降低效率，開關(guān)頻率越高，功率越高。

1. Buck DC-DC converter

降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，一種降低電壓輸出，同時(shí)增加輸出電流的DC-DC功率轉(zhuǎn)換器，至少有四部分組成：

用作開關(guān)元件的功率晶體管(S)整流二極管(D)作為儲(chǔ)能元件的電感器(L)濾波電容(C)其中輸入、輸出、電流、功率的關(guān)系為：

在汽車電子應(yīng)用中，降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器用于將主電池的高壓(例如400 V)降低到車輛輔助系統(tǒng)(多媒體，導(dǎo)航，無線電，閃電，傳感器等)所需的較低值(12-14 V)。2. Boost DC-DC converter

升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，是一種增加輸出電壓，同時(shí)減少輸出電流的DC-DC功率轉(zhuǎn)換器。它包含與降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器相同的組件，但排列在不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中。

其中輸入、輸出、電流、功率的關(guān)系為：

在一些混合動(dòng)力汽車(Hybrid Electric Vehicle , HEV)應(yīng)用中，升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器用于將來自電池的電壓從202 V升壓到500 V。在混合動(dòng)力汽車(HEV)應(yīng)用中，電池的電壓受到串聯(lián)電池?cái)?shù)量的限制。由于空間有限，電池的串聯(lián)數(shù)量有限，因此輸出電壓也有限。使用升壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，可以將電池電壓提高到電機(jī)所需的更高電壓。

3. Buck-Boost DC-DC converter

四. BUCK電路工作原理

伏秒原則，又稱伏秒平衡，是指開關(guān)電源穩(wěn)定工作狀態(tài)下，加在電感兩端的電壓乘以導(dǎo)通時(shí)間等于關(guān)斷時(shí)刻電感兩端電壓乘以關(guān)斷時(shí)間，或指在穩(wěn)態(tài)工作的開關(guān)電源中電感兩端的正伏秒值等于負(fù)伏秒值。 在一個(gè)周期T 內(nèi)， 電感電壓對(duì)時(shí)間的積分為0，稱為伏秒平衡原理。

1. 相關(guān)元器件

開關(guān)管：常見有三極管和MOS管，用于開關(guān);

電感：通電時(shí)能量存儲(chǔ)，關(guān)電時(shí)能量釋放，這兩個(gè)過程電感的正負(fù)極發(fā)生反向變化，流經(jīng)電感的電流不能突變，只能逐步變大或變小;

電容：充放電;

二極管：?jiǎn)蜗驅(qū)щ?

2. 工作原理

開關(guān)(S)導(dǎo)通：輸入電壓加到電感端，二極管截止，電感儲(chǔ)能。

開關(guān)(S)關(guān)閉：由于電感上的電流不能突變，電感中存儲(chǔ)的能量向負(fù)載釋放，二極管導(dǎo)通，電感電流通過二極管續(xù)流 。

DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作原理是通過調(diào)整直流電源電壓，得到所需要的特定電壓輸出。這個(gè)過程主要通過控制電流或電流流向來實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。從輸入到輸出，電能通過開關(guān)管調(diào)節(jié)充電和放電，通過電容、電感、濾波電路等元件進(jìn)行過濾和調(diào)整，從而得到所需的電壓輸出。DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作原理可分為以下幾個(gè)步驟：12步驟一：輸入電源將電壓輸出應(yīng)用到變壓器的一側(cè)。

步驟二：當(dāng)輸入電源開啟時(shí)，電流在變壓器的一側(cè)流入。在變壓器中，電流經(jīng)過磁場(chǎng)共振，將能量傳遞到另一個(gè)感應(yīng)線圈。

步驟三：另一個(gè)感應(yīng)線圈生成電流，并在輸出接口產(chǎn)生電壓。輸出電壓由所選電子元件(例如恒流源)的電阻和電壓控制。

步驟四：輸出電壓傳輸回DC-DC變換器的輸入以被檢測(cè)。

這個(gè)過程一遍遍重復(fù)，直到所需的電壓輸出得到。DC-DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)組成包括開關(guān)器件、電感、電容、控制電路等關(guān)鍵組件。當(dāng)開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，電感儲(chǔ)存電能，斷開時(shí)將電感儲(chǔ)存的能量釋放到輸出電路，以提供所需的電壓;電容用于平滑輸出電壓，減小電壓脈動(dòng);控制電路負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)輸入/輸出電壓和負(fù)載條件，并調(diào)整開關(guān)器件的工作，以維持所需的輸出電壓水平。

1、降壓型(BUCK)

Buck拓?fù)洚?dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，電源給電感充電，續(xù)流二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)Q1截止時(shí)，由于電感電流不能突變，電感電流逐漸減小，經(jīng)過負(fù)載、續(xù)流二極管形成回路。輸出電壓VO=VIN×D(D為一個(gè)周期內(nèi)電子開關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間)。一般電感在SW引腳和輸出之間的就是BUCK電路，見下圖：

Buck電路2、升壓型(BOOST)

當(dāng)電子開關(guān)Q1導(dǎo)通時(shí)，電源給電感充電，在這個(gè)過程中，Q1導(dǎo)通阻抗很小，使得D1被短路，負(fù)載由電容C1提供能量，維持負(fù)載工作。

當(dāng)電子開關(guān)Q1截止時(shí)，由于電感的電流不能突變，電感儲(chǔ)存的能量和電源通過D1給電容充電和維持負(fù)載工作。

Boost拓?fù)湟话銢]有電感在SW引腳和輸出之間的就是Boost電路，見下圖：

Boost電路3、升降壓型(BUCK-BOOST)

Buck-Boost拓?fù)洚?dāng)開關(guān)Q1閉合時(shí)，電源向電感充電，這個(gè)過程中RL由C1電容自身提供能量。當(dāng)Q1開關(guān)斷開時(shí)，由于電感的電流不能突變，電感、C1、D1續(xù)流二極管組成閉合回路，電感儲(chǔ)存的能量向C1充電和RL負(fù)載供電。