开关电源芯片——非隔离式DC-DC转换器

开关电源芯片——非隔离式DC-DC转换器

　目前的开关电源大致分为两类，分别是直流和交流开关电源。其中直流开关电源的核心是DC-DC转换器，DC-DC转换器依据输入和输出之间是否有电气隔离，分成隔离式DC-DC转换器和非隔离式DC-DC转换器。

　　非隔离式的DC-DC转换器都是基于降压，升压以及降压-升压型DC-DC转换器而衍生出来的，下面就简单介绍一下这三种DC-DC转换器。

　　1.降压型DC-DC转换器：　　

　　下图1显示的是降压型DC-DC转换器的电路结构。其中Vin是输入电压；S1是上开关管，用功率MOSFET实现，控制电路决定其导通和关断；S2是下开关管，一般用MOSFET或肖特基二极管实现；L,C为滤波元件；R是负载电阻。

　　在一个开关周期T中，令S1的导通时间为ton，令导通占空比ton/T为D；令S2的导通的时间为toff，令截止占空比toff/T为D’。IL是电感电流，VL是电感两端电压。

　　ton+toff=T时，电感中持续有电流，这种工作状态叫做电感电流连续模式(CCM, Continuous Conduction Mode)。而当电感中电流在一段时间保持为零时，即ton+toff＜T时，就会出现另一种工作状态，即电感电流不连续模式。输出电流或电感L过小，周期T过长都会使电感电流不连续模式发生。对于这种电路结构，输出电压均低于输入电压，从而称之为降压型DC-DC转换器。

　　2.升压型DC-DC转换器　　

　　升压型DC-DC转换器中所用的电路元件与降压型结构相同，有着相似的结构，只是将开关和电感的位置进行互换。具体电路下图2所示。

　　周期开始的时候，开关管S2导通，S1截止，电源给电感进行充电从而使得电感电流持续上升。而当控制电路使S2截止时，电感电流经由S1分别流向电容和负载。对于这种电路结构，输出电压均高于输入电压，从而称之为升压型DC-DC转换器。

　　3.降压-升压型DC-DC转换器　　

　　降压-升压型DC-DC转换器的工作原理与前两种转换器类似，该转换器可以同时使电压增加或降低。具体电路如图3所示。

　　周期开始的时候，开关管S1导通，S2截止，电源给电感进行充电从而使得电感电流持续上升。而当控制电路使S1截止时，电感电流经由S2分别流向电容和负载。

　　当导通占空比D＜0.5时，该DC-DC转换器是降压的，而当D＞0.5时，该DC-DC转换器是升压的。并且由于无论是升压型还是降压型，该DC-DC转换器的输出与输入的电压极性相反，因此又称降压-升压型DC-DC转换器为反向型DC-DC转换器。

　　DC-DC转换器是将某一直流电压转变成其他直流电压的电源管理芯片，DC-DC转换器的特点有：输出电压变化范围广，工作效率高，输出电流大，安全可靠，广泛应用在工业控制及其自动化、通讯、电力、医疗、电子等领域。

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