對於需要從高輸入電壓轉換到極低輸出電壓的應用，有不同的解決方案。一個有趣的例子是從48 V轉換到3.3 V。這樣的規格不僅在信息技術市場的服務器應用中很常見，在電信應用中同樣常見。

 

圖1.通過單一轉換步驟將電壓從48 V降至3.3 V。

 

如果將一個降壓轉換器（降壓器）用於此單一轉換步驟，如圖1所示，會出現小占空比的問題。占空比反映導通時間（當主開關導通時）和斷開時間（當主開關斷開時）之間的關係。降壓轉換器的占空比由以下公式定義：

 

 

當輸入電壓為48 V而輸出電壓為3.3 V時，占空比約為7%。

 

這意味著在1 MHz（每個開關周期為1000 ns）的開關頻率下，Q1開關的導通時間僅有70 ns。然後，Q1開關斷開930 ns，Q2導通。對於這樣的電路，必須選擇允許最小導通時間為70 ns或huo更geng短duan的de開kai關guan穩wen壓ya器qi。如ru果guo選xuan擇ze這zhe樣yang一yi種zhong器qi件jian

，又you會hui有you另ling一yi個ge挑tiao戰zhan。通tong常chang，當dang以yi非fei常chang小xiao的de占zhan空kong比bi運yun行xing時shi，降jiang壓ya調tiao節jie器qi的de高gao功gong率lv轉zhuan換huan效xiao率lv會hui降jiang低di。這zhe是shi因yin為wei可ke用yong來lai在zai電dian感gan中zhong存cun儲chu能neng量liang的de時shi間jian非fei常chang短duan。電dian感gan器qi需xu要yao在zai較jiao長chang的de關guan斷duan時shi間jian內nei供gong電dian。這zhe通tong常chang會hui導dao致zhi電dian路lu中zhong的de峰feng值zhi電dian流liu非fei常chang高gao。為wei了le降jiang低di這zhe些xie電dian流liu，L1的電感需要相對較大。這是由於在導通時間內，一個大電壓差會施加於圖1中的L1兩端。

 

在這個例子中
，導通時間內電感兩端的電壓約為44.7 V，開關節點一側的電壓為48 V，輸出端電壓為3.3 V。電感電流通過以下公式計算：

 

 

如ru果guo電dian感gan兩liang端duan有you高gao電dian壓ya，則ze固gu定ding電dian感gan中zhong的de電dian流liu會hui在zai固gu定ding時shi間jian內nei上shang升sheng。為wei了le減jian小xiao電dian感gan峰feng值zhi電dian流liu，需xu要yao選xuan擇ze較jiao高gao的de電dian感gan值zhi。然ran而er
，更geng高gao的de電dian感gan值zhi會hui增zeng加jia功gong率lv損sun耗hao。在zai這zhe些xie電dian壓ya條tiao件jian下xia
，ADI公司的高效率 LTM8027μModule穩壓器在4 A輸出電流時僅實現80%的功率效率。

 

圖2.電壓分兩步從48 V降至3.3 V，包括一個12 V中間電壓。

 

目前，非常常見且更高效的提高功率效率的電路解決方案是產生一個中間電壓。圖2顯示了一個使用兩個高效率降壓調節器的級聯設置。第一步是將48 V電壓轉換為12 V，然後在第二轉換步驟中將該電壓轉換為3.3 V。當從48 V降至12 V時，LTM8027 μModule穩壓器的總轉換效率超過92%。第二轉換步驟利用LTM4624將12 V降至3.3 V
，轉換效率為90%。這種方案的總功率轉換效率為83%，比圖1中的直接轉換效率高出3%。

 

這可能相當令人驚訝，因為3.3 V輸出上的所有功率都需要通過兩個獨立的開關穩壓器電路。圖1所示電路的效率較低
，原因是占空比較短
，導致電感峰值電流較高。

 

比(bi)較(jiao)單(dan)步(bu)降(jiang)壓(ya)架(jia)構(gou)與(yu)中(zhong)間(jian)總(zong)線(xian)架(jia)構(gou)時(shi)，除(chu)功(gong)率(lv)效(xiao)率(lv)外(wai)


，還(hai)有(you)很(hen)多(duo)其(qi)他(ta)方(fang)麵(mian)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)。但(dan)是(shi)
，本(ben)文(wen)隻(zhi)打(da)算(suan)討(tao)論(lun)功(gong)率(lv)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)的(de)重(zhong)要(yao)方(fang)麵(mian)。這(zhe)個(ge)基(ji)本(ben)問(wen)題(ti)的(de)另(ling)一(yi)種(zhong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)是(shi)采(cai)用(yong)新(xin)型(xing)混(hun)合(he)降(jiang)壓(ya)控(kong)製(zhi)器(qi) LTC7821。它將電荷泵動作與降壓調節結合在一起。這使得占空比達到2 × VIN/VOUT，因此可以在非常高的功率轉換效率下實現非常高的降壓比。

 

中間電壓的產生對於提高特定電源的總轉換效率可能相當有用。為了提高圖1中極小占空比下的轉換效率，業界進行了大量開發工作。例如，可以使用非常快速的GaN開關來降低開關損耗，從而提高功率轉換效率。然而，這種解決方案的成本目前還高於級聯解決方案（例如圖2所示）。



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