DC/DC电源常见的电路拓扑方式

只看该作者 · 2023-3-4 11:47

#申请原创# #每日话题# #技术资源# 1、DCDC的基础知识
    DC-DC是英语直流变直流的缩写。所以DC-DC电路是某直流电源转变为不同电压值的电路。DC-DC是开关电源技术的一个分支。这里说的DC-DC是指开关电源芯片。开关电源，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。开关电源可以用于升压和降压。我们常用的DC-DC产品有两种。一种为电容储能DC-DC，一种为电感储能DC-DC。

2、DC/DC电源常见的电路拓扑方式有三种：Buck、Boost、Buck-Boost
1）降压DC-DC：BUCK    BUCK型DC-DC主要用于降压，其原理如下图，开关管Q1打开时，Vin通过L1给负载供电，L1中储藏电能，当Q1闭合时，当在L1内上会感应出反向的电动势，极性是左负右正，此时电感通过二极管D1给负载供电。输出的电压跟占空比D有关：Vout=Vin*D。该电路中由于频繁开关作用，所以要求二极管D1具有极高的回复速度，考虑到效率，该二极管还要具有低的正向导通电压，一般选用肖特基二极管。

2）升压DC-DC:BOOST
BOOST型DC-DC主要用于升压电路，其原理如下图，当开关管Q1闭合时，二极管D1截止，电流流经电感L1和开关管Q1，此时电容Cout给负载供电，当开关管Q1断开时，L1上产生反向的电动势，极性是左负右正，此时Vin和L1上的电动势叠加通过二极管给负载供电，同时给Cout充电。输出的电压同样跟占空比D有关：Vout=Vin/(1-D)。

3）升降压DC-DC:BUCK-BOOST
BUCK/BOOST型DC-DC既可用于降压，也可用于升压，其原理如下图所示，该类型电压输出：Vout=Vin*D/(1-D)

3、影响DCDC效率的因素
开关损耗和导通损耗，主要是功率器件，DCDC 结构主要由输入电容、功率MOS管、PWM模块、肖特基二极管、功率电感、输出电容和输出调节电阻构成。其中的功率器件为MOS管和电感，还有二极管的导通损耗，如果要提高电源的轻载效率，主要有几点需要注意的：降低导通损耗、降低DCR和ESR、减低铁损、铜损和降低工作频率，以及降低PCB走线损耗。

4、总结
　　基本电源拓扑结构中Buck降压型应用最多，但是各个基础拓扑组合使用，可以解决很多类似于正负电源供电以及双向电源应用方面的问题。总之电源基础拓扑结构虽老，但是实际应用却可以千变万化。