選擇開(kāi)關(guān)式DC／DC變換器需考慮的因素

如圖所示三種變換器的工作原理都是先儲(chǔ)存能量，然后以受控方式釋放能量，從而得到所需要的輸出電壓。對(duì)某一工作來(lái)講，最佳的開(kāi)關(guān)式DC/DC變換器是可以用最小的安裝成本滿足系統(tǒng)總體需要的。這可以通過(guò)一組描述開(kāi)關(guān)式DC/DC變換器性能的參數(shù)來(lái)衡量，它們包括：高效率、小的安裝尺寸、小的靜態(tài)電流、較小的工作電壓、低噪聲、高功能集成度、足夠的輸出電壓調(diào)節(jié)能力、低安裝成本。

圖 三種典型的DC/DC變換器框圖

(1)工作效率

①電感式DC/DC變換器：電池供電的電感式DC/DC變換器的轉(zhuǎn)換效率為80%～85%，其損耗主要來(lái)自外部二極管和調(diào)制器開(kāi)關(guān)。

②無(wú)電壓調(diào)節(jié)的電荷泵：為基本電荷泵(如TC7660H)。它具有很高的功率轉(zhuǎn)換效率(一般超過(guò)90%)，這是因?yàn)殡姾杀玫膿p耗主要來(lái)自電容器的ESR和內(nèi)部開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻(RDS-ON)，而這兩者都可以做得很低。

③帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵：它是在基本電荷泵的輸出之后增加了低壓差的線性調(diào)節(jié)器。雖然提供了電壓調(diào)節(jié)，但其效率卻由于后端調(diào)節(jié)器的功耗而下降。為達(dá)到最高的效率，電荷泵的輸出電壓應(yīng)當(dāng)與后端調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后的電壓盡可能接近。

設(shè)計(jì)應(yīng)用中的最佳選擇是：無(wú)電壓調(diào)節(jié)式電荷泵(在不需要嚴(yán)格的輸出調(diào)節(jié)的應(yīng)用中)，或帶電壓調(diào)節(jié)式電荷泵(如果后端調(diào)節(jié)器兩端的壓差足夠小)。

(2)安裝尺寸

①電感式DC/DC變換器：雖然很多新型電感式DC/DC變換器都可以提供SOT封裝，但它們通常仍然需要物理外形較大的外部電感器。而且電感式DC/DC變換器的電路布局自身也需要較大的板級(jí)空間(額外的去耦、特殊的地線處理、屏蔽等)。

②無(wú)電壓調(diào)節(jié)的電荷泵：電荷泵不用電感器，但需要外部電容器。新型電荷泵器件采用SOP封裝，工作在較高的頻率，因此可以使用占用空間較小的小型電容器(1μF)。電荷泵IC芯片和外部電容器合起來(lái)所占用的空間，還不如電感式DC/DC變換器中的電感大。利用電荷泵還很容易獲得正、負(fù)組合的輸出電壓。如TCM680器件僅用外部電容即可支持+2 UIN的輸出電壓。而采用電感式DC/DC變換器要獲得同樣的輸出電壓則需要獨(dú)立的兩個(gè)變換器，如用一個(gè)變換器，就得用具有復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變壓器。

③帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵：增加分立的后端電壓調(diào)節(jié)器占用了更多空間，然而許多此類調(diào)節(jié)器都有SOT形式的封裝，相對(duì)減少了占用的空間。新型帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵器件，如TCM850，在單個(gè)8引腳50lC封裝中集成了電荷泵、后端電壓調(diào)節(jié)器和關(guān)閉控制。

設(shè)計(jì)應(yīng)用中的最佳選擇是：無(wú)電壓調(diào)節(jié)或帶電壓調(diào)節(jié)電荷泵。

(3)靜態(tài)電流

①電感式DC/DC變換器：頻率調(diào)制(PFM)電感式DC/DC變換器是靜態(tài)電流最小的開(kāi)關(guān)式DC/DC變換器，通過(guò)頻率調(diào)制進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)可在小負(fù)載電流下使供電電流最小。