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【高斯摩分享】什么是DC/DC轉(zhuǎn)換器?

2025-6-26  閱讀(45)

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DC/DC轉(zhuǎn)換器是一種從輸出恒定電壓的直流電源產(chǎn)生不同直流電壓的電源裝置。

輸出高于輸入直流電壓的轉(zhuǎn)換器稱(chēng)為升壓轉(zhuǎn)換器,輸出較低電壓的轉(zhuǎn)換器稱(chēng)為降壓轉(zhuǎn)換器。

DC/DC轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用

DC/DC轉(zhuǎn)換器用于電子設(shè)備內(nèi)部,為某些電路提供合適的電源電壓。

電子設(shè)備通常使用商用電源(交流電)進(jìn)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(zhuǎn)換為直流電。該電源電路稱(chēng)為AC/DC轉(zhuǎn)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(gè)單獨(dú)的電路提供適當(dāng)?shù)碾妷骸R虼?,根?jù)需要的電壓準(zhǔn)備多個(gè)電源,在這種情況下使用DC/DC轉(zhuǎn)換器。

DC/DC轉(zhuǎn)換器原理

DC/DC 轉(zhuǎn)換器有兩種類(lèi)型,每種都有不同的原理。

1. 線性穩(wěn)壓器

在線性穩(wěn)壓器中,在輸入和輸出端子之間插入一個(gè)NPN晶體管,通過(guò)控制該晶體管的集電極和發(fā)射極之間的電壓來(lái)保持輸出電壓恒定。晶體管的輸入側(cè)為集電極,輸出側(cè)為發(fā)射極,控制電路檢測(cè)輸出電壓與所需電壓之間的差異。

基本操作是控制晶體管的基極電流,改變集電極和發(fā)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(cè),源極連接到輸出側(cè),控制電路控制柵極電壓。

2. 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器

開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器在輸入端子和輸出端子之間具有開(kāi)關(guān)元件,并通過(guò)將開(kāi)關(guān)元件保持在ON狀態(tài)來(lái)從輸入向輸出提供電力,直到輸出電壓達(dá)到期望的電壓?;静僮魇墙油娫?。此時(shí)關(guān)閉元件。

高速重復(fù)此操作以控制輸出電壓保持在所需范圍內(nèi)。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器型DC/DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)與線圈組合并利用電流中斷時(shí)線圈產(chǎn)生的反向電壓,實(shí)現(xiàn)升壓操作以獲得高于輸入電壓的電壓。

還可以創(chuàng)建無(wú)論輸入電壓如何都可以輸出恒定電壓的降壓-升壓穩(wěn)壓器,以及從正電壓生成負(fù)電壓的反相穩(wěn)壓器。

DC/DC轉(zhuǎn)換器的類(lèi)型

DC/DC 轉(zhuǎn)換器主要有兩種類(lèi)型:線性穩(wěn)壓器和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。

1. 線性穩(wěn)壓器

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

2. 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器

在輸入端和輸出端之間安裝有開(kāi)關(guān)元件,開(kāi)關(guān)元件接通/斷開(kāi)從輸入端流動(dòng)的電流,以維持輸出端的恒定電壓。它具有以下優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)電路配置,它可以用作升壓轉(zhuǎn)換器或降壓轉(zhuǎn)換器。

它具有很高的能源效率,并且在整個(gè)電路中產(chǎn)生的熱量較少。

另一方面,缺點(diǎn)包括:

出現(xiàn)開(kāi)關(guān)噪聲,并且輸出上出現(xiàn)尖峰噪聲和紋波。

零件數(shù)量多,電路規(guī)模大。

DC/DC轉(zhuǎn)換器的使用方法

線性穩(wěn)壓器提供穩(wěn)定的電壓輸出和低噪聲,使其適用于模擬電路,例如處理來(lái)自各種傳感器的微弱信號(hào)時(shí)。但由于它會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,因此需要適當(dāng)?shù)纳嵩O(shè)計(jì)。必須考慮使用散熱器和風(fēng)扇將產(chǎn)生的熱量釋放到設(shè)備外部。

另一方面,開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可以在較寬的范圍內(nèi)設(shè)置輸出電壓,并且還可以提供大電流,但它們不可避免地會(huì)產(chǎn)生噪聲,因此可能需要采取對(duì)策。對(duì)策的一個(gè)例子是將其放入屏蔽盒中。

然而,為了防止噪聲進(jìn)入模擬電路,可能需要采取措施,例如將電源本身分開(kāi),并使用單點(diǎn)接地,使DC/DC轉(zhuǎn)換器和模擬電路之間的地電平共用。

另外,雖然它產(chǎn)生的熱量相對(duì)較少,但在輸出大功率時(shí),與線性穩(wěn)壓器一樣,在設(shè)計(jì)器件時(shí)需要密切注意內(nèi)部散熱。

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