什么是DC/DC轉換器？

??DC/DC轉換器是一種從輸出恒定電壓的直流電源產生不同直流電壓的電源裝置。

輸出高于輸入直流電壓的轉換器稱為升壓轉換器，輸出較低電壓的轉換器稱為降壓轉換器。

DC/DC轉換器的應用

DC/DC轉換器用于電子設備內部，為某些電路提供合適的電源電壓。

電子設備通常使用商用電源（交流電）進行操作，但由于電子電路需要直流電源，因此首先將商用電源轉換為直流電。該電源電路稱為AC/DC轉換器。

另一方面，組成電路的IC和其他電子元件各自具有不同的最佳工作電壓范圍，因此有必要向每個單獨的電路提供適當的電壓。因此，根據需要的電壓準備多個電源，在這種情況下使用DC/DC轉換器。

DC/DC轉換器原理

DC/DC 轉換器有兩種類型，每種都有不同的原理。

1. 線性穩壓器

在線性穩壓器中，在輸入和輸出端子之間插入一個NPN晶體管，通過控制該晶體管的集電極和發射極之間的電壓來保持輸出電壓恒定。晶體管的輸入側為集電極，輸出側為發射極，控制電路檢測輸出電壓與期望電壓之間的差異。

基本操作是控制晶體管的基極電流，改變集電極和發射極之間的電壓，使輸出電壓保持恒定。有些使用N溝道MOSFET代替NPN晶體管，在這種情況下，漏極連接到輸入側，源極連接到輸出側，控制電路控制柵極電壓。

2. 開關穩壓器

開關調節器在輸入端子和輸出端子之間安裝有開關元件，并通過使開關元件保持在ON狀態來從輸入向輸出提供電力，直到輸出電壓達到期望的電壓。基本操作是導通。此時開關元件關閉。

高速重復此操作以控制輸出電壓保持在所需范圍內。開關穩壓器型DC/DC轉換器通過與線圈組合并利用電流中斷時線圈產生的反向電壓，實現升壓操作以獲得高于輸入電壓的電壓。

還可以創建無論輸入電壓如何都可以輸出恒定電壓的降壓-升壓穩壓器，以及從正電壓生成負電壓的反相穩壓器。

DC/DC轉換器的類型

DC/DC 轉換器主要有兩種類型：線性穩壓器和開關穩壓器。

1. 線性穩壓器

在輸入端和輸出端之間插入一個NPN晶體管來控制輸出端的電壓，使其始終恒定。雖然這種方法提供了穩定的輸出電壓，噪聲很小，但它具有以下缺點： 存在。

• 輸出電壓只能低于輸入電壓。
• 由于晶體管造成的損耗大，能量效率差，發熱增加。

2. 開關穩壓器

在輸入端和輸出端之間安裝開關元件，通過開關元件接通和關斷從輸入端流過的電流，以維持輸出端的恒定電壓。它具有以下優點。

• 根據電路配置，它可以用作升壓轉換器或降壓轉換器。
• 它具有很高的能源效率，并且在整個電路中產生的熱量較少。

另一方面，缺點包括：

• 出現開關噪聲，并且輸出上出現尖峰噪聲和紋波。
• 零件數量多，電路規模大。

DC/DC轉換器的使用方法

線性穩壓器提供穩定的電壓輸出和低噪聲，使其適用于模擬電路，例如處理來自各種傳感器的微弱信號時。但由于它會產生大量的熱量，因此需要適當的散熱設計。必須考慮使用散熱器和風扇將產生的熱量釋放到設備外部。

另一方面，開關穩壓器可以在較寬的范圍內設置輸出電壓，并且還可以提供大電流，但它們不可避免地會產生噪聲，因此可能需要采取對策。對策的一個例子是將其放入屏蔽盒中。

然而，為了防止噪聲進入模擬電路，可能需要采取措施，例如將電源本身分開以及使用單點接地來共享DC/DC轉換器和模擬電路之間的接地電平。

另外，雖然它產生的熱量相對較少，但在輸出大功率時，與線性穩壓器一樣，在設計器件時需要密切注意內部散熱。