还不清楚DC-DC转换电路?一定要看这篇!

在电子电路中,将输入的直流电压转换为电路中所需要的直流电压的电路被称为DC-DC电源电路。例如我们的无线模块一般都是5V转3.3V。DC-DC电路通常可以分为升压型、降压型、升降压型,一般由电子开关器件、电感、电容组成。DC-DC电路主要是通过利用电子开关器件周期性的导通和断开,从而实现输出电压可调节和自动稳压的功能。

1、降压型(BUCK)

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Buck拓扑

当Q1导通时,电源给电感充电,续流二极管处于截止状态,当Q1截止时,由于电感电流不能突变,电感电流逐渐减小,经过负载、续流二极管形成回路。输出电压VO=VIN×D(D为一个周期内电子开关导通的时间)。一般电感在SW引脚和输出之间的就是BUCK电路,见下图:

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Buck电路

2、升压型(BOOST)

当电子开关Q1导通时,电源给电感充电,在这个过程中,Q1导通阻抗很小,使得D1被短路,负载由电容C1提供能量,维持负载工作。

当电子开关Q1截止时,由于电感的电流不能突变,电感储存的能量和电源通过D1给电容充电和维持负载工作。

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Boost拓扑

一般没有电感在SW引脚和输出之间的就是Boost电路,见下图:

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Boost电路

3、升降压型(BUCK-BOOST)

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Buck-Boost拓扑

当开关Q1闭合时,电源向电感充电,这个过程中RL由C1电容自身提供能量。当Q1开关断开时,由于电感的电流不能突变,电感、C1、D1续流二极管组成闭合回路,电感储存的能量向C1充电和RL负载供电。

DC-DC电路设计注意事项

①输入、输出电压范围:确定输入和输出电压范围,确保选择的DC-DC电源芯片能符合要求。还要考虑系统对DCDC电源输出纹波的要求。

②效率、功率损耗:高效率的DC-DC转换器可以减少功率损耗和热量。所以要注意散热设计。

③输出电流、负载能力:确保DC-DC电路能够稳定地提供系统所需的电流,并且能够根据负载调整输出能力。

④PCB布局:良好的PCB布局设计需要减少电磁干扰、噪声。注意地线与信号线分离,提高电磁兼容性。

⑤环境、温度条件:考虑到DC-DC电路的工作温度范围、环境条件,选择适合的散热设计、过孔、散热片。确保DC-DC电路能够在系统所需的温度和环境条件下稳定工作。

⑥符合相关标准、规范:遵循安全标准、EMC规范,保证DC-DC电源电路设计符合法规要求。

综上,DC-DC电源电路设计需要考虑到输入、输出电压范围、效率、功耗、输出电流和带动负载的能力、纹波和噪声、稳定性和反馈控制、输入输出保护、PCB布局和电磁兼容性、温度和环境条件、可靠性和寿命等因素。

注明:部分图片来源网络

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