點點滴滴學(xué)模擬:DC-DC轉(zhuǎn)換器的一些問題

DC指“直流”，即電路中穿過導(dǎo)體由A點至B點的單向電流。DC-DC轉(zhuǎn)換最基本的定義就是通過零輸出阻抗和無噪聲電路，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。相對來說，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，開關(guān)兩端電壓高，但電流為零。開關(guān)閉合時，穿過開關(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，電壓經(jīng)開關(guān)管、儲能電感和電容構(gòu)成回路，充電電流不但在電容兩端建立直流電壓，而且在儲能電感上產(chǎn)生左正、右負(fù)的電動勢;開關(guān)管截止期間，由于儲能電感中的電流不能突變，所以，電感通過自感產(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，功耗和效率就將真正呈現(xiàn)出新含義。以一款典型的手機為例，即使沒有用手機打電話，LCD屏幕亮起、顯示時間及正在使用的網(wǎng)絡(luò)運營商等任務(wù)也會消耗電力。如果它是一款更高級的手機，還可以播放您喜愛的MP3音樂或瀏覽視頻數(shù)據(jù)。不過，每為手機增加一種功能，實際上也增加了電池的負(fù)擔(dān)。對于大多數(shù)手機設(shè)計者來說，能否延長可用電力的使用時間是您的手機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)慎地保護和預(yù)算，以最大限度地延長電池壽命和使用。

　　要實現(xiàn)真正的效率，并不僅僅意味著DC-DC轉(zhuǎn)換器在負(fù)載指定的某個操作點可以獲得多高的效率，而是在DC-DC轉(zhuǎn)換器整個載荷范圍內(nèi)這種高效率能夠維持多久。一般來說，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，而且人們也通過選擇一個非常大的數(shù)字(如95%)，毫不猶豫地選擇一個合適的轉(zhuǎn)換器。然而，要真正地充分利用這個效率，還需要把轉(zhuǎn)換器的曲柄轉(zhuǎn)到可以實現(xiàn)最大功率轉(zhuǎn)換的操作點上。如果未轉(zhuǎn)到這個點，就不能達(dá)到95%的效率。而且因為這個問題，根據(jù)所應(yīng)用的載荷，有時甚至達(dá)不到60%的效率。

　　圖1 典型效率曲線

　　圖1顯示在A點可達(dá)到95%的效率，在B點卻只能達(dá)到60%甚至更低的效率。對于便攜式消費產(chǎn)品，操作點或負(fù)載標(biāo)尺上的這種差異將非常重要，因為大部分這些電子器件都有多種功能(如播放音樂、拍照或撥打電話)，每種功能都要求一個不同的操作點或不同的DC-DC調(diào)節(jié)器有效負(fù)載。對于那些用戶未調(diào)用的功能，DC-DC源的功率負(fù)載會非常輕，95%的效率將會銳減為50%甚至更低，因為是在圖1中的B點。

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