點(diǎn)點(diǎn)滴滴學(xué)模擬:DC-DC轉(zhuǎn)換器的一些問(wèn)題

DC指“直流”，即電路中穿過(guò)導(dǎo)體由A點(diǎn)至B點(diǎn)的單向電流。DC-DC轉(zhuǎn)換最基本的定義就是通過(guò)零輸出阻抗和無(wú)噪聲電路，將DC電壓轉(zhuǎn)換為另一種DC電壓 (即使是相同電壓).

　　DC-DC的工作原理與組成

　　開關(guān)穩(wěn)壓器中內(nèi)置開/關(guān)功率開關(guān) (大部分情況下采用垂直金屬氧化物半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱VMOS，也可以是雙極型器件)。功率開關(guān)的開/關(guān)周期確定累積，然后傳送給負(fù)載的能量。而線性穩(wěn)壓器利用電阻兩端的壓降調(diào)節(jié)電壓，功效非常低。相對(duì)來(lái)說(shuō)，開關(guān)穩(wěn)壓器幾乎不存在功率耗散! 其秘密就在于功率開關(guān)。當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，開關(guān)兩端電壓高，但電流為零。開關(guān)閉合時(shí)，穿過(guò)開關(guān)的電流高，而電壓為零!。由于電感器的電壓和電流90度反相 (而且沒(méi)有DC壓降)，因此開關(guān)穩(wěn)壓器的功效非常高。

　　DC/DC轉(zhuǎn)換器的基本工作原理是：開關(guān)管在控制電路的控制下工作在開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電壓經(jīng)開關(guān)管、儲(chǔ)能電感和電容構(gòu)成回路，充電電流不但在電容兩端建立直流電壓，而且在儲(chǔ)能電感上產(chǎn)生左正、右負(fù)的電動(dòng)勢(shì);開關(guān)管截止期間，由于儲(chǔ)能電感中的電流不能突變，所以，電感通過(guò)自感產(chǎn)生右正、左負(fù)的脈沖電壓。于是，電感右端正的電壓→濾波電容一續(xù)流二極管→電感左端構(gòu)成放電回路，放電電流繼續(xù)在電容兩端建立直流電壓，電容兩端獲得的直流電壓為負(fù)載供電。

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器一般由哪些部分組成?

　　開關(guān)型DC-DC轉(zhuǎn)換器一般由控制芯片 開關(guān)管(K)，電感線圈(L)，二極管(D)，電容器(C )構(gòu)成。

　　線性型DC-DC轉(zhuǎn)換器,主要部分是線性調(diào)節(jié)器,由晶體管,齊納二極管,和偏置電阻等組成

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器原理及應(yīng)用

　　當(dāng)您電池的最后一焦耳電能被耗盡時(shí)，功耗和效率就將真正呈現(xiàn)出新含義。以一款典型的手機(jī)為例，即使沒(méi)有用手機(jī)打電話，LCD屏幕亮起、顯示時(shí)間及正在使用的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商等任務(wù)也會(huì)消耗電力。如果它是一款更高級(jí)的手機(jī)，還可以播放您喜愛(ài)的MP3音樂(lè)或?yàn)g覽視頻數(shù)據(jù)。不過(guò)，每為手機(jī)增加一種功能，實(shí)際上也增加了電池的負(fù)擔(dān)。對(duì)于大多數(shù)手機(jī)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，能否延長(zhǎng)可用電力的使用時(shí)間是您的手機(jī)在下次充電前能夠持續(xù)多久的關(guān)鍵。這意味著電力需要在各種功能模塊間小心謹(jǐn)慎地保護(hù)和預(yù)算，以最大限度地延長(zhǎng)電池壽命和使用。

　　要實(shí)現(xiàn)真正的效率，并不僅僅意味著DC-DC轉(zhuǎn)換器在負(fù)載指定的某個(gè)操作點(diǎn)可以獲得多高的效率，而是在DC-DC轉(zhuǎn)換器整個(gè)載荷范圍內(nèi)這種高效率能夠維持多久。一般來(lái)說(shuō)，大部分DC-DC轉(zhuǎn)換器都指定可以達(dá)到的最大效率數(shù)字，而且人們也通過(guò)選擇一個(gè)非常大的數(shù)字(如95%)，毫不猶豫地選擇一個(gè)合適的轉(zhuǎn)換器。然而，要真正地充分利用這個(gè)效率，還需要把轉(zhuǎn)換器的曲柄轉(zhuǎn)到可以實(shí)現(xiàn)最大功率轉(zhuǎn)換的操作點(diǎn)上。如果未轉(zhuǎn)到這個(gè)點(diǎn)，就不能達(dá)到95%的效率。而且因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題，根據(jù)所應(yīng)用的載荷，有時(shí)甚至達(dá)不到60%的效率。

　　圖1 典型效率曲線

　　圖1顯示在A點(diǎn)可達(dá)到95%的效率，在B點(diǎn)卻只能達(dá)到60%甚至更低的效率。對(duì)于便攜式消費(fèi)產(chǎn)品，操作點(diǎn)或負(fù)載標(biāo)尺上的這種差異將非常重要，因?yàn)榇蟛糠诌@些電子器件都有多種功能(如播放音樂(lè)、拍照或撥打電話)，每種功能都要求一個(gè)不同的操作點(diǎn)或不同的DC-DC調(diào)節(jié)器有效負(fù)載。對(duì)于那些用戶未調(diào)用的功能，DC-DC源的功率負(fù)載會(huì)非常輕，95%的效率將會(huì)銳減為50%甚至更低，因?yàn)槭窃趫D1中的B點(diǎn)。

　　以智能手機(jī)為例，在智能手機(jī)中，為AP(應(yīng)用處理器)IO或核心電壓供電的DC-DC轉(zhuǎn)換器將在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)把電池內(nèi)的電力耗盡，這點(diǎn)非常重要。假設(shè)您的手機(jī)電池在正