DC/DC電源電路又稱為DC/DC轉換電路
，其主要功能就是進行輸入輸出電壓轉換。一般我們把輸入電源電壓在72V以內的電壓變換過程稱為DC/DC轉換。常見的電源主要分為車載與通訊係列和通用工業與消費係列
，前者的使用的電壓一般為48V、36V、24V等，後者使用的電源電壓一般在24V以下。不同應用領域規律不同，如PC中常用的是12V
、5V、3.3V
，模擬電路電源常用5V 15V，數字電路常用3.3V等，現在的FPGA、DSP還用2V以下的電壓
，諸如1.8V
、1.5V、1.2V等。在通信係統中也稱二次電源，它是由一次電源或直流電池組提供一個直流輸入電壓，經DC/DC變換以後在輸出端獲一個或幾個直流電壓。

 

 

DC/DC轉換電路主要分為以下三大類：

 

①穩壓管穩壓電路。 ②線性 （模擬）穩壓電路。 ③開關型穩壓電路

 

 

穩wen壓ya管guan穩wen壓ya電dian路lu電dian路lu結jie構gou簡jian單dan，但dan是shi帶dai負fu載zai能neng力li差cha，輸shu出chu功gong率lv小xiao
，一yi般ban隻zhi為wei芯xin片pian提ti供gong基ji準zhun電dian壓ya

，不bu做zuo電dian源yuan使shi用yong。比bi較jiao常chang用yong的de是shi並bing聯lian型xing穩wen壓ya電dian路lu，其qi電dian路lu簡jian圖tu如ru圖tu（1）所示
，

選擇穩壓管時一般可按下述式子估算： （1） Uz=Vout; （2）Izmax=（1.5-3）ILmax （3）Vin=（2-3）Vout 這zhe種zhong電dian路lu結jie構gou簡jian單dan，可ke以yi抑yi製zhi輸shu入ru電dian壓ya的de擾rao動dong，但dan由you於yu受shou到dao穩wen壓ya管guan最zui大da工gong作zuo電dian流liu限xian製zhi，同tong時shi輸shu出chu電dian壓ya又you不bu能neng任ren意yi調tiao節jie
，因yin此ci該gai電dian路lu適shi應ying於yu輸shu出chu電dian壓ya不bu需xu調tiao節jie
，負fu載zai電dian流liu小xiao，要yao求qiu不bu高gao的de場chang合he，該gai電dian路lu常chang用yong作zuo對dui供gong電dian電dian壓ya要yao求qiu不bu高gao的de芯xin片pian供gong電dian。

 

 

穩壓電路的另一種形式，有些芯片對供電電壓要求比較高，例如AD DA芯片的基準電壓等，這時常用的一些電壓基準芯片如TL431、 MC1403 ，REF02等。TL431是最常用基準源芯片
，有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準電壓源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref（2.5V）到36V範圍內的任何值。最常用的電路應用如下圖示
，此時Vo=（1+R1/R2）Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V範圍內的任意電壓輸出，特別地，當R1=R2時，Vo=5V。

其他的幾個基準電壓源芯片電路類似。

 

chuanlianxingwenyadianlushuzhiliuwenyadianyuanzhongdeyizhong，qishishizaisanduanwenyaqichuxianzhiqianbijiaochangyongdezhiliugongdianfangfa
，zaisanduanwenyaqichuxianzhiqian
，chuanlianwenyaqitongchangyouOP放大器和穩壓二極管構成誤差檢測電路，如下圖，該電路中，OP放大器的反向輸入端子與輸出電壓的檢測信號相連，正向輸入端子與基準電壓Vref相連，Vs=Vout*R2/（R1+R2）。由於放大信號ΔVs為負值
，控製晶體管的基級電壓下降，因此輸出電壓減小在正常情況下，必有 Vref=Vs=Vout*R2/（R1+R2），調整R1，R2之比可設定所需要的輸出電壓值。

 

圖(tu)中(zhong)所(suo)示(shi)隻(zhi)是(shi)這(zhe)也(ye)是(shi)三(san)端(duan)穩(wen)壓(ya)器(qi)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li)，其(qi)實(shi)負(fu)載(zai)大(da)小(xiao)可(ke)以(yi)可(ke)以(yi)把(ba)三(san)極(ji)管(guan)換(huan)成(cheng)達(da)林(lin)頓(dun)管(guan)等(deng)等(deng)，這(zhe)種(zhong)串(chuan)聯(lian)型(xing)穩(wen)壓(ya)電(dian)路(lu)做(zuo)組(zu)成(cheng)的(de)直(zhi)流(liu)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)處(chu)理(li)不(bu)當(dang)
，極(ji)易(yi)產(chan)生(sheng)振(zhen)蕩(dang)。現(xian)在(zai)沒(mei)有(you)一(yi)定(ding)模(mo)擬(ni)功(gong)底(di)的(de)工(gong)程(cheng)師(shi)

，一(yi)般(ban)現(xian)在(zai)不(bu)用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)，而(er)是(shi)直(zhi)接(jie)采(cai)用(yong)集(ji)成(cheng)的(de)三(san)端(duan)穩(wen)壓(ya)電(dian)路(lu)，進(jin)行(xing)DC/DC轉換電路的使用。

 

線性穩壓電路設計方案主要以三端集成穩壓器為主。三端穩壓器
，主要有兩種：

 

一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩壓器
，三端穩壓器的通用產品有78係列（正電源）和79係列（負電源），輸出電壓由具體型號中的後麵兩個數字代表，有5V，6V，8V，9V，12V
，15V，18V

，24V等檔次。輸出電流以78（或79）後麵加字母來區分。L表示0.1A，M表示 0.5A，無字母表示1.5A，如78L05表求5V 0.1A。

 

另一種輸出電壓是可調的線性穩壓電路，稱為可調輸出三端穩壓器，這類芯片代表是是LM317（正輸出）和LM337（負輸出）係列。其最大輸入輸出極限差值在40V
，輸出電壓為1.2V-35V（-1.2V--35V）連續可調
，輸出電流為0.5-1.5A，輸出端與調整端之間電壓在1.25V，調整端靜態電流為50uA。

 

其qi基ji本ben原yuan理li相xiang同tong
，均jun采cai用yong串chuan聯lian型xing穩wen壓ya電dian路lu。在zai線xian性xing集ji成cheng穩wen壓ya器qi中zhong

，由you於yu三san端duan穩wen壓ya器qi隻zhi有you三san個ge引yin出chu端duan子zi，具ju有you外wai接jie元yuan件jian少shao

，使shi用yong方fang便bian，性xing能neng穩wen定ding，價jia格ge低di廉lian等deng優you點dian，因yin而er得de到dao廣guang泛fan應ying用yong。

 

 

上麵所述的幾種DCDCzhuanhuandianludoushuyuchuanlianfankuishiwenyadianlu，zaicizhonggongzuomoshizhongjichengwenyaqizhongtiaozhengguangongzuozaixianxingfangdazhuangtai，yincidangfuzaidianliudashi

，sunhaobijiaoda
，jizhuanhuanxiaolvbugao。yincishiyongjichengwenyaqidedianyuandianlugonglvdoubuhuihenda，yibanzhiyou2-3W
，這種設計方案僅適合於小功率電源電路。

 

采用開關電源芯片設計的DCDC轉換電路轉化效率高
，適用於較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應用，常用的分為非隔離式的開關電源與隔離式的開關電源電路。

 

DCDC轉換開關型穩壓電路設計方案，采用開關電源芯片設計的DCDC轉(zhuan)換(huan)電(dian)路(lu)轉(zhuan)化(hua)效(xiao)率(lv)高(gao)，適(shi)用(yong)於(yu)較(jiao)大(da)功(gong)率(lv)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)。目(mu)前(qian)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)

，常(chang)用(yong)的(de)分(fen)為(wei)非(fei)隔(ge)離(li)式(shi)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)與(yu)隔(ge)離(li)式(shi)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)。當(dang)然(ran)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)基(ji)本(ben)的(de)拓(tuo)撲(pu)包(bao)括(kuo)降(jiang)壓(ya)型(xing)、升壓型、升降壓型及反激

、正激、橋式變化等等。

 

非隔離式DCDC開關轉換電路設計方案。

 

隔離式DCDC開關轉換電路設計方案。

 

DCDC開關轉換集成電路芯片，這類芯片的使用方法與第六條中的LM317非常相似，這裏用L4960舉例說明，一般是先使用50Hz電源變壓器進行AC-AC變換，將～220V降至開關電源集成轉換芯片輸入電壓範圍比如1.2～34V
，由L4960進行DC-DC變換
，這時輸出電壓的變化範圍下可調至5V，上調至40V，最大輸出電流可達2.5A（還可以接大功率開關管進行擴流），並且內設完善的保護功能
，如過流保護
、過熱保護等。盡管L4960 的使用方法與LM317差不多

，但開關電源的L4960與線性電源的LM317相比，效率不可同曰而語
，L4960最大可輸出100W的功率 （Pmax=40V*2.5A=100W），但本身最多隻消耗7W
，所以散熱器很小，製作容易。與L4960類似的還有L296，其基本參數與L4960 相同，隻是最大輸出電流可高達4A，且具有更多的保護功能，封裝形式也不一樣。這樣的芯片比較多

，比如
，LM2576係列
，TPS54350，LTC3770等等。 一般在使用這些芯片時
，廠家都會詳細的使用說明和典型電路供參考。

 

 

常用的隔離DC/DC轉換主要分為三大類：1.反激式變換。2.正激式變換。3.橋式變換

 

常用的單端反激式DC/DC變換電路
，這類隔離的控製芯片型號也不少。控製芯片典型代表是常用的UC3842係列。這種是高性能固定頻率電流的控製器，主要用於隔離AC/DC、DC/DC轉換電路。其主要應用原理是：電路由主電路
、控製電路


、啟動電路和反饋電路4 部分組成。主電路采用單端反激式 拓撲，它是升降壓斬波電路演變後加隔離變壓器構成的，該電路具有結構簡單， 效率高， 輸入電壓範圍寬等優點。 控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)是(shi)整(zheng)個(ge)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)核(he)心(xin)，控(kong)製(zhi)的(de)好(hao)壞(huai)直(zhi)接(jie)決(jue)定(ding)了(le)電(dian)源(yuan)整(zheng)體(ti)性(xing)能(neng)。這(zhe)個(ge)電(dian)路(lu)采(cai)用(yong)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)型(xing)雙(shuang)環(huan)控(kong)製(zhi)
，即(ji)在(zai)電(dian)壓(ya)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)加(jia)入(ru)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)反(fan)饋(kui)控(kong)製(zhi)。 這類方案選擇合適的變壓器及MOS管guan可ke以yi把ba功gong率lv做zuo的de很hen大da，與yu前qian麵mian幾ji種zhong設she計ji方fang案an相xiang比bi電dian路lu結jie構gou複fu雜za
，元yuan器qi件jian參can數shu確que定ding比bi較jiao困kun難nan，開kai發fa成cheng本ben較jiao高gao
，因yin此ci需xu要yao此ci方fang案an時shi可ke以yi優you先xian選xuan擇ze市shi麵mian上shang比bi較jiao廉lian價jia的deDC/DC隔離模塊。

 

 

很多微處理器和數字信號處理器（DSP）都需要內核電源和一個輸入/輸出（I/O）電源
，這些電源在啟動時必須排序。設計師們必須考慮在加電和斷電操作時內核和I/O電dian壓ya源yuan的de相xiang對dui電dian壓ya和he時shi序xu
，以yi符fu合he製zhi造zao商shang規gui定ding的de性xing能neng規gui格ge。如ru果guo沒mei有you正zheng確que的de電dian源yuan排pai序xu
，就jiu可ke能neng出chu現xian閉bi鎖suo或huo過guo高gao的de電dian流liu消xiao耗hao，這zhe可ke能neng導dao致zhi微wei處chu理li器qiI /O端口或存儲器、可編程邏輯器件（PLD）、現場可編程門陣列（FPGA）或數據轉換器等支持器件的I/O端口損壞。為了確保內核電壓正確偏置之前不驅動I/O負載，內核電源和I/O電源跟蹤是必需的。現在有專門的電源模塊公司量身定做 一yi些xie專zhuan用yong的de開kai關guan電dian源yuan模mo塊kuai，主zhu要yao是shi那na些xie對dui除chu去qu常chang規gui電dian性xing能neng指zhi標biao以yi外wai，對dui其qi體ti積ji小xiao，功gong率lv密mi度du高gao，轉zhuan換huan效xiao率lv高gao，發fa熱re少shao，平ping均jun無wu故gu障zhang工gong作zuo時shi間jian長chang
，可ke靠kao性xing好hao，更geng低di成cheng本ben更geng高gao性xing能neng的deDC/DC電源模塊。這些模塊結合了實現即插即用（plug-and-play）解決方案所需的大部分或全部組件，可以取代多達40個不同的組件。這樣就簡化了集成並加速了設計，同時可減少電源管理部分的占板空間。

 

最傳統和最常見的非隔離式DC/DC電源模塊仍是單列直插（SiP）封裝。這些開放框架的解決方案的確在減少設計複雜性方麵取得了進展。然而
，最 簡單的是在印刷電路板上使用標準封裝的組件。

 

 

本條金律也是本文的總結
，很重要。本文這裏主要大致介紹了DCDC電源轉換的穩壓管穩壓
、線性（模擬）穩壓

、DCDC開關型穩壓三種電路模式的幾種常用的設計方法方案。

 

①需要注意的是穩壓管穩壓電路不能做電源使用，隻能用於沒有功率要求的芯片供電;②線性穩壓電路電路結構簡單，但由於轉化效率低
，因此隻能用於小功率穩壓電源中;③開關型穩壓電路轉化效率高，可以應用在大功率場合，但其局限性在電路結構相對複雜（尤其是大功率電路），不利於小型化。因此在設計過程中，可根據實際需要選擇合適的設計方案。