DC/DC轉(zhuǎn)換器是開關(guān)電源芯片，指利用電容、電感的儲能的特性，通過可控開關(guān)(MOSFET等)進行高頻開關(guān)的動作，將輸入的電能儲存在電容(感)里，當開關(guān)斷開時，電能再釋放給負載，提供能量。其輸出的功率或電壓的能力與占空比(由開關(guān)導(dǎo)通時間與整個開關(guān)的周期的比值)有關(guān)。開關(guān)電源可以用于升壓和降壓。常用的DC-DC產(chǎn)品有兩種。一種為電荷泵(Charge Pump)，一種為電感儲能DC-DC轉(zhuǎn)換器。本文詳細講解了這兩種DC/DC產(chǎn)品的相關(guān)知識。DC/DC 轉(zhuǎn)換器為轉(zhuǎn)變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。DC/DC 轉(zhuǎn)換器分為三類：升壓型DC/DC 轉(zhuǎn)換器、降壓型DC/DC 轉(zhuǎn)換器以及升降壓型DC/DC 轉(zhuǎn)換器。

直流變直流電路(DC-DC Converter)，也叫斬波電路(DC Chopper)。 能將一種直流電源變換成另一種具有不同輸出特性的直流電源的電路，是開關(guān)電源的核心。 跟交交變換一樣，直流變直流也分為直接直流變流電路和間接直流變流電路。 我們一般按照電路拓撲的不同，將其分為不帶隔離變壓器的和帶隔離變壓器的DC-DC變換器。 分類如下：

不帶隔離變壓器的：降壓(Buck)變換器、升壓(Boost)變換器、升降壓(Buck-Boost)變換器和丘克(Cuk)變換器等。

帶隔離變壓器的：反激式(Flyback)變換器、正激式(Forward)變換器、推挽式(Push-Pull)變換器和橋式(Bridge)等。

其中，Buck電路和Boost電路是DC-DC變換器最基本的兩種拓撲形式。 DC-DC變換器的主要功能是變換直流電壓等級，隔離變壓器則根據(jù)實際情況進行選取，其基本作用是輸入輸出之間的隔離，也可以進行變壓用。 無論哪一種DC-DC變換器，主回路使用的元器件都是功率半導(dǎo)體、電感、電容。 目前使用的開關(guān)器件主要有MOSFET、IGBT以及二極管等。 電感和電容則是存儲和傳遞電能的元件。

DC-DC變換器的基本手段是通過控制開關(guān)器件的通斷，使帶有濾波器的負載和直流電源一會兒接通，一會兒斷開，從而在負載上得到另一個等級的電壓。

其具有功耗小、效率高、體積小、重量輕、電路形式多樣等優(yōu)點，在信息、航天、家電、軍事、交通等各個領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。 可以說DC-DC變換器無處不在了。

接下來，我們就一起慢慢地聊一聊DC-DC的那些事兒~

2降壓(Buck)

降壓電路，顧名思義，就是將一個原本比較高的電壓轉(zhuǎn)換成電壓較低的電路，即輸出電壓小于等于輸入電壓的單管非隔離直流變換電路。

基本電路拓撲如下：

Buck電路的主電路是由開關(guān)管T、二極管D、輸出濾波電感L和輸出濾波電容C構(gòu)成的，電源是電壓源性質(zhì)，負載則為電流源性質(zhì)。

為了便于我們分析，這里我們設(shè)定了幾個前提：

①開關(guān)管、二極管均認為是理想器件，即在導(dǎo)通時沒有導(dǎo)通壓降，截止時沒有漏電流(當然，實際情況中，有必要考慮這些因素的);

②電感、電容也認為是理想器件。電感工作在線性區(qū)并且未飽和，寄生電阻為零，電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)也為零;

③輸出電壓中的紋波電壓和輸出電壓的比值很小，可以忽略。

首先，我們定義一個比較重要的參數(shù)，占空比。即開關(guān)管導(dǎo)通時間ton和開關(guān)周期Ts的比值，用Dc表示。

Dc=ton/Ts

根據(jù)電感電流是否連續(xù)，Buck變換器有三種工作模式——連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)、不連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)和臨界狀態(tài)(BCM)。電感電流連續(xù)是指輸出濾波電感L的電流總大于零，電感電流斷續(xù)是指在開關(guān)管關(guān)斷期間有一段時間流過電感的電流為零。在這兩種工作模式之間便是電感電流臨界連續(xù)狀態(tài)，即在開關(guān)管關(guān)斷期末，濾波電感的電流剛好降為零。

Buck變換器連續(xù)導(dǎo)電模式

(1)

當開關(guān)管T導(dǎo)通時，續(xù)流二極管反向偏置截止，電容開始重電，直流電壓源Us通過電感L向負載傳遞能量。此時，電感電流iL線性增長，存儲的磁場能量也逐步增加。負載R流過電流Io，兩端輸出電壓Uo上正下負。在一個開關(guān)周期Ts內(nèi)開關(guān)管T導(dǎo)通的時間為ton。

(2)

當開關(guān)管T關(guān)斷時，由于電感電流iL不能突變，所以iL通過二極管D續(xù)流，電感電流隨之逐漸減小，電感上的能量逐步消耗在負載上，iL降低，L上儲存的能量減小。電感電流減小時，電感兩端的電壓UL改變極性，二極管D承受正向偏壓而導(dǎo)通，構(gòu)成了續(xù)流回路，負載R兩端的電壓仍保持上正下負。當iL

在穩(wěn)態(tài)分析中，假定輸出端濾波電容很大，我們可以認為輸出電壓是平直的。同樣，由于穩(wěn)態(tài)時，電容的平均電流為零，是因為Buck變換器中電感平均電流等于平均輸出電流Io。在連續(xù)導(dǎo)電模式下，電感電流不會減小到0，前一個周期結(jié)束時刻和下一個周期開始時刻電流是連續(xù)的。

半橋開關(guān)管電壓應(yīng)力為輸入電壓.而且由于另外一個橋臂上的電容,具有抗偏磁能力,但是對于上面一種拓撲,通常還會加隔直電容來提高抗偏磁能力.但是如果采用峰值電流控制,要注意一個問題,就是有可能會導(dǎo)致電容安秒不平衡的問題.要需要其他方法來解決。

半橋變換器可以通過不對稱控制來實現(xiàn)ZVS,也就是兩個管子交替導(dǎo)通,一個占空比為D,另外一個就為1-D.就是所謂的不對稱半橋,通常采用下面一種拓撲.對于不對稱半橋可以采用峰值電流控制。

正激變換器

繞組復(fù)位正激變換器

LCD復(fù)位正激變換器

RCD復(fù)位正激變換器

有源鉗位正激變換器

雙管正激

吸收雙正激

有源鉗位雙正激

原邊鉗位雙正激

軟開關(guān)雙正激

推挽變換器

無損吸收推挽變換器

推挽正激

推挽變換器:推挽變換器是雙端變換器.其實是兩個正激變換器通過變壓器耦合而來,基本推挽變換器好處是驅(qū)動不需隔離,變壓器雙端磁化,只要兩個開關(guān)管.但是,變壓器繞組利用率低,開關(guān)管電壓應(yīng)力為輸入兩倍,所以一般只適合低壓輸入的場合.而且有個問題就是會出現(xiàn)偏磁,所以要采用電流型控制等方法來避免.