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(jìn)行高頻開關(guān)的動作，將輸入的電能儲存在電容(感)里，當(dāng)開關(guān)斷開時，電能再釋放給負(fù)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(xì)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。輸出電壓通過分壓電阻與基準(zhǔn)電壓作比較，從而形成一個反饋。當(dāng)輸出電壓減小并低于基準(zhǔn)電壓，比較器輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)并觸發(fā)振蕩電路開始工作。振蕩電路輸出一個固定時間的脈沖，用于控制MOS管的導(dǎo)通。反之則MOS管將被截止。其中導(dǎo)通由振蕩器控制，而截止時間取決于負(fù)載。按這樣的方法，即可控制輸出電壓。

DC-DC 芯片是一種用于直流電壓轉(zhuǎn)換的集成電路，其核心功能是在保持電能形式為直流的前提下，實(shí)現(xiàn)電壓值的變換(升壓、降壓或電壓極性轉(zhuǎn)換)，同時確保能量轉(zhuǎn)換的效率和穩(wěn)定性。以下是其主要作用及應(yīng)用場景的詳細(xì)說明：降壓(Buck)：將較高的直流電壓轉(zhuǎn)換為較低的直流電壓，例如將鋰電池(3.7V)的電壓轉(zhuǎn)換為 1.8V 供芯片使用。升壓(Boost)：將較低的直流電壓提升至較高電壓，如用 2 節(jié)干電池(3V)為需要 5V 供電的設(shè)備充電。升降壓(Buck-Boost)：根據(jù)輸入電壓動態(tài)調(diào)整，既能升壓也能降壓，常見于輸入電壓波動較大的場景(如車載電源)。極性轉(zhuǎn)換(反相)：將正電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)電壓(如 + 5V 轉(zhuǎn) - 5V)，滿足特定電路(如運(yùn)算放大器)的供電需求。

當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時，DC-DC 芯片通過反饋控制機(jī)制(如 PWM 脈寬調(diào)制、PFM 頻率調(diào)制)維持輸出電壓的穩(wěn)定，避免設(shè)備因電壓波動而損壞。相比線性穩(wěn)壓器(如 LDO)，DC-DC 芯片采用開關(guān)模式轉(zhuǎn)換，效率通?？蛇_(dá) 80%~95%，減少能量損耗和發(fā)熱，尤其適用于電池供電設(shè)備(如手機(jī)、筆記本電腦)。高效率：開關(guān)模式減少能量損耗，適合電池供電場景。寬輸入范圍：可適應(yīng)不同電壓的輸入源(如 2~60V)。集成度高：現(xiàn)代 DC-DC 芯片常集成 MOSFET、控制電路、保護(hù)功能，減小 PCB 面積。保護(hù)功能：內(nèi)置過流、過壓、過熱保護(hù)，避免電路故障。

DC-DC 芯片的本質(zhì)是通過電力電子技術(shù)，將一個直流電壓(輸入電壓)轉(zhuǎn)換為另一個直流電壓(輸出電壓)，輸出電壓可以高于、低于或等于輸入電壓。其主要功能包括：電壓變換：例如將電池的 3.7V 升壓至 5V 為手機(jī)充電，或?qū)?24V 降壓至 5V 為傳感器供電。穩(wěn)定輸出：在輸入電壓或負(fù)載變化時，維持輸出電壓的穩(wěn)定。能量管理：優(yōu)化電源效率，減少能量損耗，延長電池設(shè)備的續(xù)航時間。

根據(jù)轉(zhuǎn)換方式，DC-DC 芯片主要分為以下幾類，工作原理和特點(diǎn)如下：

1. 線性穩(wěn)壓器(LDO，Low Dropout Regulator)

原理：通過調(diào)整內(nèi)部晶體管的阻抗，將輸入電壓高于輸出電壓的部分以熱能形式消耗，實(shí)現(xiàn)降壓。

特點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡單，輸出紋波小，適合對噪聲敏感的電路(如音頻芯片)。

效率較低(輸入 - 輸出電壓差越大，效率越低)，適用于小電流場景。

2. 開關(guān)穩(wěn)壓器(Switching Regulator)

通過高頻開關(guān)動作(導(dǎo)通 / 關(guān)斷)控制能量傳遞，根據(jù)輸出與輸入電壓的關(guān)系，又分為：

降壓型(Buck Converter)

原理：通過開關(guān)管周期性導(dǎo)通，將輸入電壓 “斬波” 后經(jīng)電感、電容濾波，得到低于輸入的穩(wěn)定電壓。

特點(diǎn)：效率高(可達(dá) 90% 以上)，適用于輸入電壓高于目標(biāo)電壓的場景(如電池為芯片供電)。

升壓型(Boost Converter)

原理：開關(guān)管導(dǎo)通時電感儲能，關(guān)斷時電感釋放能量，與輸入電壓疊加后升壓，經(jīng)電容濾波后輸出。

特點(diǎn)：可將低電壓(如太陽能電池板)升壓至所需電壓(如 5V USB 供電)。

升降壓型(Buck-Boost Converter)

原理：結(jié)合 Buck 和 Boost 電路，輸入電壓可高于或低于輸出電壓時均能工作。

特點(diǎn)：適用于輸入電壓波動較大的場景(如車載電源，電池電壓隨電量變化時)?？刂齐娐罚荷砷_關(guān)信號，調(diào)節(jié)輸出電壓。功率器件：開關(guān)管(MOSFET 或 BJT)，負(fù)責(zé)能量傳遞。反饋電路：實(shí)時監(jiān)測輸出電壓，確保穩(wěn)定。保護(hù)電路：過流、過壓、過熱保護(hù)，避免芯片損壞。輸入電壓范圍：芯片能正常工作的輸入電壓區(qū)間(如 2V~5.5V)輸出電壓 / 電流：可提供的穩(wěn)定電壓值及最大輸出電流(如 3.3V/2A)。轉(zhuǎn)換效率：輸出功率與輸入功率的比值，效率越高，發(fā)熱越小。開關(guān)頻率：影響電感、電容的選型，高頻可減小外圍元件體積，但可能增加損耗。輸出紋波：輸出電壓的波動幅度，紋波越小，電源質(zhì)量越高。

DC-DC 芯片廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備中：消費(fèi)電子：手機(jī)、筆記本電腦(電池升壓 / 降壓為各部件供電)、平板電腦、智能手表。汽車電子：車載充電器(將 12V/24V 降壓為 5V/3.3V)、儀表盤、車載娛樂系統(tǒng)。工業(yè)設(shè)備：傳感器、PLC(可編程邏輯控制器)、電機(jī)驅(qū)動(電壓匹配與穩(wěn)定)。新能源領(lǐng)域：太陽能板升壓、鋰電池管理系統(tǒng)(BMS)、電動車充電樁。醫(yī)療設(shè)備：便攜式醫(yī)療儀器(低功耗、高效率的電源轉(zhuǎn)換)。

在現(xiàn)代很多的電子設(shè)備中，諸如充電寶，為了增加電池容量，可能會使用多個電池串聯(lián)，然后就是現(xiàn)在很多的電子設(shè)備都采用這外部電源適配器，這些都會導(dǎo)致提供的電壓高于設(shè)備的操作電壓，在這種情況下，就需要將這些電壓降到安全水平同時保證輸出電壓的穩(wěn)定性。目前很多的設(shè)備中都采用著DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器芯片來處理較高的輸入電壓，其主要用于將一個電壓級別轉(zhuǎn)換為比它低的另一個電壓級別。這種類型的轉(zhuǎn)換器在各種電子設(shè)備中非常常見，特別是在需要將電池或外部電源的高電壓轉(zhuǎn)換為設(shè)備內(nèi)部電路所需的更低電壓時。這種芯片的主要工作原理通?；陂_關(guān)模式電源技術(shù)。這種技術(shù)使用電子開關(guān)(如晶體管)和儲能元件(如電感和電容)來轉(zhuǎn)換電壓。轉(zhuǎn)換器通過快速開關(guān)電子開關(guān)(通常是以數(shù)十至數(shù)百千赫茲的頻率)來控制能量從輸入端到輸出端的轉(zhuǎn)移。而隨著電子設(shè)備向更小型化、更智能化發(fā)展，就有廠商將充電協(xié)議集成到降壓轉(zhuǎn)換器芯片之中，這樣做的好處就是省去了單獨(dú)協(xié)議芯片的需要，讓PCBA板上元件布局更加緊湊和精簡，大幅度優(yōu)化了整體設(shè)計(jì)的空間利用率，同時有效降低設(shè)備的開發(fā)成本，提高了制造效率。