DC-DC转换器

什么是DC呢？它表示的是直流电源，诸如干电池或车载电池之类。家庭用的220V电源是交流电源（AC）。若通过一个转换器能将一个直流电压（3.0V）转换成其他的直流电压（1.5V或5.0V），我们称这个转换器为DC-DC转换器，或称之为开关电源或开关调整器。

A: DC-DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容器构成。在讨论DC-DC转换器的性能时，如果单针对控制芯片，是不能判断其优劣的。其外围电路的元器件特性，和基板的布线方式等，能改变电源电路的性能，因此，应进行综合判断。

B: 调制方式

1: PFM（脉冲频率调制方式）

开关脉冲宽度一定，通过改变脉冲输出的频率，使输出电压达到稳定。

2: PWM（脉冲宽度调制方式）

开关脉冲的频率一定，通过改变脉冲输出宽度，使输出电压达到稳定。

C: 通常情况下，采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。

PWM的频率，PFM的占空比的选择方法。

DC-DC转换器分为三类：升压型DC-DC转换器、降压型DC-DC转换器以及升降压型DC-DC转换器。

根据需求可采用三类控制

PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。

PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。

PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。

DC-DC电路设计至少要考虑以下条件：

1.外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。

2. DC-DC输出的电压，电流，系统的功率最大值。

基于以上两点选择PWM IC要考虑：

1. PWM IC的最大输入电压。

2.PWM开关的频率，这一点的选择关系到系统的效率。对储能电感，电容的大小的选择也有一定影响。

3.MOS管的所能够承受的最大额定电流及其额定功率，如果DC-DC IC内部自带MOS，只需要考虑IC输出的额定电流。

4. MOS的开关电压

5. 二极管：通常都用肖特基二极管。选择时要考虑反向电压，前向电流，一般情况反向电压为输入电源电压的二倍，前向电流为输出电流的两倍。

6. 电容：电容的选择基于开关的频率，系统纹波的要求及输出电压的要求。容量和电容内部的等效电阻决定纹波大小(当然和电感也有关)。

1.电感

选择正确的电感值需要在体积和转换效率上权衡。在绝大多数应用场合，选用 47μF 电感即可使DC-DC转换器良好工作。标称值较小的电感价格低廉，可以提供较大输出电流，但输出有较大的纹波并且会降低效率；标称值较大的电感可以减小输出纹波提升转换效率，但会限制输出电流。

电感必须有较小的直流等效电阻，通常要小于1Ω。在实际应用中，所选用电感的饱和电流必须远大于流过电感的峰值电流。另外必须选择低EMI、环型铁氧体磁心电感。为得到最高转换效率，最好选用等效电阻小于20mΩ的电感。

2.输入旁路电容

输入端使用电容可以减小来自电源的瞬时大电流的影响，减小输入电流的纹波并且改善器件EMI 影响。输入端电容必须尽量靠近DC-DC转换器的Lx 引脚，可以选用22μF 到47μF 的钽电容或陶瓷电容。

3.输出二极管

肖特基二极管有较低正向管压降和较短的反向恢复时间，可以提高转换效率。在选择二极管时需符合如下特性：

低正向管压降，Vf 低于0.3V

低反向漏电流

高开关频率

额定电流大于流通电感的峰值电流

4.输出滤波电容

输出电容的串联等效电阻将直接影响到输出电压的纹波幅度（纹波幅度受电感峰值电流和电容的串联等效电阻影响）。所以必须选择串联等效电阻较小的电容或使用多个电容并联。在应用电路中，可以使用两个并联的22μF 的SMD 陶瓷电容。

5.能量损耗

电感能量损耗包括电流损耗和电压损耗，电流损耗是由电感的直流等效电阻引起，电压损耗是由电压在电感线圈上作引起。

DC-DC转换器为整个系统中的各个电路供电。尽管每个电路在测试台上可能表现很好，但系统整体性能却往往达不到各个电路的性能效果。为什么? 有许多潜在因素，而系统中各个电路的整体接地系统是首要原因。设计师需要非常清楚每个电路如何接地，系统中是否存在接地环路。

当两个电路和/或系统之间存在一个以上对地连接时就构成了接地环路。重复接地通道相当于形成一个接收接口

由于仪器之间存在电压差，互连导线中的信号会将这种压差加入信号中，造成导线出现电压“交流声”。这是音频信号中听到60 Hz噪声 (或视频信号出现水平干扰) 的一个原因。另一个问题是信号线缆地线中流动的电流。这种电流也会传入线缆和设备。设计师总是注意接地端的接地，却往往未优化设计，从而消除本底噪声的灵敏度。因此，正确设计系统内部接地线路时，确保接地环路电流不会造成系统产生问题是最基本的要求。

另一个例子，接地环路是多个音频-可视系统组件连接在一起时的常见问题。音频系统常见的噪声往往是接地环路问题造成的。此外，可闻“交流声”也是典型的接地环路问题 (当然，这取决于所在国家使用的AC电源电压频率)。当然，接地环路问题最常见的例子是，系统使用与插座连接的仪器，而另一台仪器连接房间中其他位置不同的接地插座。

系统接地通道，避免出现接地环路。