直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-to-DC converter)也稱為DC-DC轉(zhuǎn)換器，是電能轉(zhuǎn)換的電路或是機(jī)電設(shè)備，可以將直流(DC)電源轉(zhuǎn)換為不同電壓的直流(或近似直流)電源。其功率范圍可以從很小(小的電池)到非常大(高壓電源轉(zhuǎn)換)。有些直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和輸入電壓有相同的參考點(diǎn)，而有些直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓是和輸入電壓隔離。

在功率半導(dǎo)體元件及電力電子等相關(guān)技術(shù)產(chǎn)生之前，若要將小功率的直流電轉(zhuǎn)換成較高電壓的直流電，可以先用震蕩電路先轉(zhuǎn)換為交流，再用升壓變壓器升壓，最后再用整流器轉(zhuǎn)換為直流。若是較大功率的直流電壓轉(zhuǎn)換，會(huì)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(有時(shí)會(huì)整合成dynamotor模組，在一個(gè)模組中同時(shí)有馬達(dá)和發(fā)電機(jī)，一個(gè)繞組驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，另一個(gè)繞組產(chǎn)生輸出電壓)。這些是比較沒有效率的作法，其費(fèi)用也較貴，但當(dāng)時(shí)沒有其他更好的作法，像是驅(qū)動(dòng)早期的汽車音響(其中使用的熱電子管或是真空管工作電壓遠(yuǎn)高于汽車中6V或12V的電壓)。功率半導(dǎo)體及集成電路的出現(xiàn)，使用一些新式電路的成本開始下降，是一般應(yīng)用可以負(fù)荷的價(jià)格。

比較便宜。這些新式電路包括將直流電轉(zhuǎn)換為高頻的交流電，配合一個(gè)較小、較低也較便宜的變壓器來轉(zhuǎn)換交流電壓，再用整流器再轉(zhuǎn)換成直流。1976年時(shí)汽車收音機(jī)開始使用晶體管，不需要高電壓。而使用晶體管的電源供應(yīng)器也已可以取得，不過仍有些業(yè)余無線電使用者使用震蕩電路及dynamotor的電源做為需要高電壓的無線電發(fā)射臺(tái)電源。。利用線性電路是可以從較高直流電壓中產(chǎn)生較低的電壓，甚至使用電阻分壓也有類似效果。但這些方式會(huì)將多余的能量以熱的方式消耗，效率不佳。一直到后來固態(tài)切換電路出現(xiàn)后，才有效率較高的直流-直流轉(zhuǎn)換器。

直流-直流轉(zhuǎn)換器常用在像移動(dòng)電話及筆記型電腦等，主要由電池供電的行動(dòng)設(shè)備里。這類的電子設(shè)備中常有許多的子電路，需要的電源電壓也和電池或是外部電源提供的電源不同。而且當(dāng)電池的電量減少時(shí)，其電壓也會(huì)下降。開關(guān)式的直流-直流轉(zhuǎn)換器可以配合一個(gè)電壓已下降的電池使用，讓提供電路的電壓維持在一定范圍內(nèi)，因此不需要用多個(gè)電池來達(dá)到此一目的。

大部分的直流-直流轉(zhuǎn)換器也會(huì)將輸出的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，不過也有些例外，像是高效率的LED驅(qū)動(dòng)電路是調(diào)節(jié)給LED電流的直流-直流轉(zhuǎn)換器，還有簡單的電荷泵，是將輸出電壓加大為原來的二倍或三倍。直流-直流轉(zhuǎn)換器也可以配合光伏陣列或風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)使用，目的是要讓收集到最多的能量，這類設(shè)備稱為電源優(yōu)化器。一般用在市電電源50–60Hz的變壓器，若功率要超過幾瓦，其體積就會(huì)很大，而且很笨重，而且繞組銅損及鐵心的渦電流都會(huì)造成能量損失。

直流-直流轉(zhuǎn)換器會(huì)設(shè)計(jì)電路，讓變壓器或是電感可以在較高的頻率工作，因此元件較小、較輕、價(jià)值也較價(jià)宜。甚至這類元件會(huì)用在一些原來用傳統(tǒng)市電頻率變壓器的場合。例如，家用電氣設(shè)備常會(huì)將市電電源先整流成直流電，用開關(guān)電源供應(yīng)器的技術(shù)轉(zhuǎn)換為所需電壓的高頻交流電，最后再整流到對應(yīng)電壓的直流電。整個(gè)電路比傳統(tǒng)配合變壓器及整流器的系統(tǒng)要復(fù)雜，但價(jià)格便宜，效率也會(huì)比較好。

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?？梢苑譃樯龎盒汀⒔祲盒?、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。

1、降壓型(BUCK)

Buck拓?fù)?

當(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。

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。

一般沒有電感在SW引腳和輸出之間的就是Boost電路。

3、升降壓型(BUCK-BOOST)

當(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。

DC-DC電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

①輸入、輸出電壓范圍：確定輸入和輸出電壓范圍，確保選擇的DC-DC電源芯片能符合要求。還要考慮系統(tǒng)對DCDC電源輸出紋波的要求。

②效率、功率損耗：高效率的DC-DC轉(zhuǎn)換器可以減少功率損耗和熱量。所以要注意散熱設(shè)計(jì)。

③輸出電流、負(fù)載能力：確保DC-DC電路能夠穩(wěn)定地提供系統(tǒng)所需的電流，并且能夠根據(jù)負(fù)載調(diào)整輸出能力。

④PCB布局：良好的PCB布局設(shè)計(jì)需要減少電磁干擾、噪聲。注意地線與信號(hào)線分離，提高電磁兼容性。

⑤環(huán)境、溫度條件：考慮到DC-DC電路的工作溫度范圍、環(huán)境條件，選擇適合的散熱設(shè)計(jì)、過孔、散熱片。確保DC-DC電路能夠在系統(tǒng)所需的溫度和環(huán)境條件下穩(wěn)定工作。

⑥符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范：遵循安全標(biāo)準(zhǔn)、EMC規(guī)范，保證DC-DC電源電路設(shè)計(jì)符合法規(guī)要求。

綜上，DC-DC電源電路設(shè)計(jì)需要考慮到輸入、輸出電壓范圍、效率、功耗、輸出電流和帶動(dòng)負(fù)載的能力、紋波和噪聲、穩(wěn)定性和反饋控制、輸入輸出保護(hù)、PCB布局和電磁兼容性、溫度和環(huán)境條件、可靠性和壽命等因素。