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什麼是DC/DC?
DC/DC,DC to DC,直流電轉成直流電。
物聯網類產品,供電通常是4.2V的鋰電池、5V的直流適配器、3.6V的一次性電池等。
而用電的芯片,往往是小於3.3V供電的,高主頻的處理器內核電壓只有1V多,顯示屏背光電壓有20多V。一般都不能直接使用供電電壓。
DC-DC主要用於不同電壓之間的轉換。(LDO也可以實現降壓轉換。)
DC/DC的3種分類
升壓、降壓、升降壓,三種。
升壓型(Boost)
升壓型DC/DC的特點是電感在輸入端,開關導通VOUT=0;開關關斷VOUT=VIN+VL由於輸出電壓高於輸入電壓,輸入與輸出之間存在二極管用於隔斷VOUT向VIN的倒灌。此部分MOS管為功率MOS管,作用為通過開關MOS管,在電感上儲能。
降壓型(Buck)
降壓型DC/DC的特點是電感在輸出端,開關導通VOUT=VIN -VL;開關關斷VOUT=VL(VL< VIN),由於MOS管關斷後,電感左端無法抽取電荷移動,所以加了個對地二極管(俗稱續流二極管)。
升/降壓型(Boost-Buck)
升/降壓的特點是既能升壓又能降壓,在特定場合下,我們必須選用升降壓DC/DC給系統供電。升降壓的特點是,電感為對地電感,並且輸入和輸出電壓是反向的關係。開關導通狀態,VOUT=VOUT(VOUT為負電壓,所以二極管在開關導通狀態處於截至狀態);開關關斷狀態VOUT=-VL
DC-DC的優點和缺點
電源轉化效率很高
DC/DC是目前電源轉化效率很高的電源轉化電路。效率理論能達到100%,但由於二極管,開關管特性和其它電源損耗,電源轉化效率一般能夠達到90%以上。
傳統的穩壓器和現在的LDO都是將多餘的電壓通過熱能的形式消耗掉,導致傳統穩壓器和LDO的電源轉化效率無法提高,同時也限制了穩壓器和LDO在大電源上的運用(需要極大的散熱,並且效率低),所以在高功耗電源電路電壓轉換中幾乎全部使用DC/DC。
能夠轉化的功率很高
DC-DC的電源轉化效率一般能夠達到90%以上。轉換過程中變成熱的能量就只有百分之幾。
正是由於它的高效率,對於大功率電源轉化中不會造成有過大的熱能損耗,和散熱問題,所以能夠應用在大功率場景。
電源紋波大
DC/DC採用的開關電源方式來對電感和電容充放電,會造成EMI和電源紋波較大的問題。
而LDO為線性電源,有很高的電源紋波抑制比。
對於數字電源,DC/DC的噪聲系統完全可接收,但對於模擬前端電路。DC/DC的噪聲會造成設備性能的降級,所以一般設計中我們會
先使用DC/DC將電壓升/降到合適的範圍,再通過LDO為敏感模塊的電源供電。硬件設計總結:
升壓電路,只能用DC-DC
降壓電路,小電流用LDO,大電流用DC-DC
數字電路,用DC-DC。
模擬電路,用LDO。
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