TI DC-DC直流基础知识

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1、DC-DC基础知识1.1介绍什么是DC-DC转换器？电源无处不需几乎所有的电子系统都需要恒定电压电源DC-DC转换器是用于提供DC电源的电路数据转换器工业电源放大器太阳能电池电源DC-DC电源转换器负载微处理器另一个转换器电阻器电池另一个转换器2转换器的类型•线性型–从电源向负载连续输送功率–传输元件（其负责调节从电源至负载的电流流动）工作于线性区•开关电源型–以脉冲串的形式从电源向负载输送功率–传输器件按周期接通和关断3转换器特性•系统要求：输出电压、额定电流、输入电压范围•效率•稳态操作•瞬态响应•尺寸、成本…4线性稳压器应用5V传输元件3.3V•要求极低纹波和噪声的射频或高精

2、度模拟（测量非误差放大器常小的电压）电路•VIN和VOUT的压差极小的应用+栅极-负载-驱动+•需要一个精确调节电压的应用•要求针对负载的快速变化实现快速瞬态响应的VrefFPGA或多内核处理器优点缺点•低输出纹波和噪声•在VIN>>VOUT的情况下效率偏低，因而需要使用•面对大的负载变化，可在VOUT上实现快速瞬态响一个较大的供电电源应•利用稳压器产生功率(VIN–VOUT)•低成本（至少由于低功耗的原因）*IOUT通过稳压器耗散，通常需要一个散热器•极少的外部组件使得线性稳压器易于设计•VOUT将始终低于VIN•由于线性稳压器不会将电流接入电感器，因此无需担心EMI问题•易于实

3、现短路保护5电感性开关电源应用反激式(降压/升压)•要求高效率（输入功率与输出功率之差极小）的应用•具有极高环境温度的应用（例如：工业和汽车）VVINOUT•VIN远远高于VOUT的应用•电源可用空间受限（小面积）的应用•要求高输出功率的应用优点缺点•由于稳压是通过将能量转入电感器或从电感器转出•需要将电流接入电感器及从电感器接出，因此会：来完成的（而不是通过稳压器来消耗功率），因此：–产生电磁干扰(EMI)–可获得较高的效率–导致输出对负载瞬变的响应速度减慢–通过稳压器耗散的功率较低，故只需一个较小的散热器即可。–产生较高的输出纹波和噪声–开关电源拓扑允许VOUT高于、低于或等于

4、VIN•更多的外部组件和设计变量使开关电源难于设计–高功率/cm2–可允许较宽的输入电压范围•可提供隔离（利用变压器）•可提供多个输出（利用变压器）6充电泵应用QQ•需要一个低输出电流的应用C13•具有中等的输入-输出电压差的应用+FV•存在空间限制的应用INV+QQCF24Io+CoLOAVD-o优点缺点•中等效率•将电容器接入电路及从电路接出会产生电磁干扰•由于充电泵将电容器两端的电压接入输出端及从输(EMI)出端接出，因此：•由于充电泵的输出取决于电容器的充电和放电，因–无需电感器此其电流供应能力受到限制–VOUT可高于、低于和等于VIN•较少的组件使充电泵更易于设计7转换器

5、比较•转换器类型的选择取决于电源设计的优先考虑因素。线性开关稳压器稳压器电感性充电泵效率20至60%90至95%75至90%纹波非常低低中等EMI噪声非常低中等低PCB面积非常小最大中等成本最低最高中等8总结•DC-DC转换器的类型•转换器的基本特性•转换器比较9DC-DC基础知识1.2线性稳压器什么是线性稳压器？•线性稳压器是一种无需使用开关组件而能提供一个恒定电压输出的DC-DC转换器。•线性稳压器因其低成本、低噪声及简单易用等特性而在众多应用中得到了非常广泛的使用。•但是，线性稳压器也存在着效率有限以及不能提升电压（使Vout>Vin）的缺点。2优缺点优点缺点•低输出纹波和噪

6、声，无EMI问题（因为•低效率，特别是当Vin-Vout电压差很没有开关切换操作）大时•低成本（至少由于低功耗的原因）•热问题–面对高功率和/或大压差电•简单–所需的外部组件极少，易于配压，将会由于此类稳压器的固有损失而置和设计产生大量的热量•面对大的负载阶跃，可在Vout上实现•Vout必须低于Vin快速瞬态响应•易于实现短路保护3线性稳压器的工作原理是什么？•线性稳压器和输出阻抗一起形成了一个分压器网络。•线性稳压器的作用就像受控的可变电阻器，其可根据输出负载自我调节以保持一个稳定的输出。-+4压降电压•压降电压–为使线性稳压器处在稳压器的指定工作范围之内，VIN与VOUT之间

7、可接受的最小压差。5线性稳压器的类型•线性稳压器中的传输元件可以是双极型晶体管或MOSFET。不同的配置将产生不同的压降电压•双极型线性稳压器具有较高的压降电压，并能支持较高的输入电压且拥有更好的瞬态响应。•MOSFETLDO能支持非常低的压降、低静态电流、改善的噪声性能和低电源抑制。6有关LDO压降的更多信息•在LDO数据表中，只规定了最大输出电流条件下的压降。在其他的工作条件下，压降可以通过计算求出。•LDO中使用的FET工作于线性区。FET在饱和线上具有最小的电