DC/DC
Converter(直流電壓轉換),就是把固定的直流輸入電壓,透過【電壓轉換電路】之後,調整為更高或更低的直流輸出電壓。
常見的DC-DC(非隔離)電路:
(1)
Buck – 降壓型轉換器。
輸出電壓Vo低於輸入電壓Vi。(極性相同)
上圖中,Q可當作開關使用,其驅動電壓一般為PWM(Pulse
width modulation脈波寬度調變)信號。
信號周期為Ts,則信號頻率為f=1/Ts。
導通時間為Ton、關閉時間為Toff,則一個完整的周期Ts=Ton+Toff。
使用周期D(Duty)=Ton/Ts。
降壓公式:Vo=Vi*D
(2)
Boost – 升壓型轉換器。
輸出電壓Vo高於輸入電壓Vi。(極性相同)
上圖中的MosFET也為PWM控制方式,但最大使用周期Duty不允許在D=1的狀態下工作。電感L在輸入端,稱為升壓電感。
Boost變壓器有分CCM和DCM兩種工作方式。
升壓公式:Vo=Vi/(1-D)
(3)
Buck-Boost – 升降壓型轉換器。
輸出電壓Vo可高於或低於輸入電壓Vi。(極性相反,電感傳輸))
上圖中的MOSFET使用PWN控制方式。輸出電壓的極性與輸入電壓相反。Buck-Boost變壓器可看做是Buck變壓器與Boost變壓器串聯而成,合併了MOSFET。
Buck-Boost變壓器有CCM和DCM兩種工作方式。
升降壓公式:Vo=(-Vi)* D/(1-D)
各式DC\DC Converter比較表:
比較內容
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Linear
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LDO
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Charge-pump
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切換式 DC - DC
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Buck
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Boost
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Buck-Boost
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效率
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低
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中
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中-高
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高
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高
|
高
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輸出電流
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中
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小
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低
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大
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大
|
大
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散熱
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差
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中
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好
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最好
|
最好
|
最好
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儲能元件
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不用
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不用
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不用
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需要
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需要
|
需要
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噪音
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小
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最小
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小
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大
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大
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大
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成本
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低
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低
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中
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高
|
高
|
高
|
限制
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不能升壓
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不能升壓
|
無
|
不能升壓
|
不能降壓
|
無
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電路設計
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簡單
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複雜
|
複雜
|
複雜
|
||
EMI
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低
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高
|
高
|
高
|
||
重量
|
重
|
小巧
|
小巧
|
小巧
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Linear Regulators與Switching Regulators比較
上圖左邊的電路架構,計算得效率為28%,有17.4w的熱能產生。
上圖右邊的電路架構,計算得效率為90%,僅有0.7w的熱能產生。
由上面的比較圖可明顯看出架構不同所產生的差異。
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