將較高的DC電壓轉(zhuǎn)換為較低的電壓是大多數(shù)電子電路中常見(jiàn)的要求。這可能類似于將電池的12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓，以便為電子板供電。該5V電壓的一部分可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為3.3V，以驅(qū)動(dòng)電路的較低電壓部分。

　　?DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器解釋?

　　多年來(lái)，線性穩(wěn)壓器是將較高的DC電壓轉(zhuǎn)換為較低的DC電壓的標(biāo)準(zhǔn)。它們運(yùn)行良好，至今仍被廣泛使用，但也有一些局限性。主要的一點(diǎn)是，線性調(diào)節(jié)器通過(guò)將多余的電壓作為熱量耗散，將較高的輸入電壓向下轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓。這是因?yàn)榫€性調(diào)節(jié)器使用一個(gè)大功率晶體管，該晶體管被節(jié)流以降低輸出端的電壓，因此它基本上相當(dāng)于一個(gè)大功率電阻來(lái)降低電壓。與功率電阻器一樣，在相同的電流量下，它需要降低的電壓越多，產(chǎn)生的熱量就越多。

　　例如，假設(shè)您使用一個(gè)典型的7805型線性穩(wěn)壓器，將墻上竊聽(tīng)器的9V電壓降至5V，為一個(gè)消耗約1A電流的電路供電。該電路將消耗5V * 1A = 5W的功率。

　　用于為該電路供電的7805器件的功耗計(jì)算如下:功率= (Vin - Vout) * Iout，因此，在本例中，功率= (9V - 5V) * 1A = 4W。7805器件消耗(浪費(fèi))4瓦的能量，向其供電的電路提供5瓦的能量，因此效率不是很好，但對(duì)于應(yīng)用可能是好的。

　　現(xiàn)在，如果您需要使用15V電源運(yùn)行同樣的7805調(diào)節(jié)器，功耗現(xiàn)在為(15V - 5V) * 1A = 10W，因此向電路提供5瓦功率會(huì)浪費(fèi)10瓦的能量。不僅浪費(fèi)了大量能量，而且清除小型調(diào)節(jié)器IC產(chǎn)生的多余熱量也是個(gè)問(wèn)題。很快你就會(huì)增加一個(gè)散熱器，然后是一個(gè)風(fēng)扇來(lái)冷卻散熱器，這會(huì)消耗更多的電力，占用更多的空間。這種浪費(fèi)的能源成為一個(gè)更大的問(wèn)題，因?yàn)楫a(chǎn)品通常在尺寸上變得更緊湊，并且越來(lái)越多的產(chǎn)品采用電池供電，低效率意味著更短的電池壽命。

　　為了幫助解決這個(gè)問(wèn)題，DC-DC降壓(也稱為“降壓”)轉(zhuǎn)換器應(yīng)運(yùn)而生。DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器基本上接受較高的輸入電壓，并將其轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓，方法是通過(guò)快速開(kāi)關(guān)輸出功率晶體管進(jìn)行斬波，使輸出基本上看起來(lái)像方波，然后使用LC濾波器將其平滑回濾波器輸出端的DC電壓。

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器的功耗往往與所提供的電流量關(guān)系更大，而與器件輸入和輸出之間的壓降關(guān)系較小。DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率通常比等效線性調(diào)節(jié)器電路好得多。

　　效率與轉(zhuǎn)換器將一種電壓轉(zhuǎn)換為另一種電壓的效率有關(guān)。要計(jì)算效率，您需要將輸送到電路的功率除以從電源獲取的功率，再乘以100，得到百分比。效率= (Vout * Iout) / (Vin + Iin) * 100。

　　以100%效率運(yùn)行的理想轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換過(guò)程中不會(huì)損失任何功率。在上面的示例中，它能夠?qū)?5V電壓轉(zhuǎn)換為所需的5V @ 1A電壓(5W ),同時(shí)消耗0.333A的電流(5W ),轉(zhuǎn)換過(guò)程中沒(méi)有任何功率損失。效率= (5 * 1) / (15 * 0.333) * 100 = 100%。類似地，如果從15V轉(zhuǎn)換到5V(6W)1A(5W)，則效率為(5 * 1) / (15 * 0.4) * 100 = 83%。轉(zhuǎn)換器永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到100%，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)換過(guò)程中總會(huì)損失一些功率。大多數(shù)轉(zhuǎn)換器在70-95%范圍內(nèi)運(yùn)行，最高可達(dá)97-98%。

　　所實(shí)現(xiàn)的效率取決于電路設(shè)計(jì)，并且還會(huì)隨著所使用的輸入/輸出電壓以及器件上的電流消耗(負(fù)載)而變化。通常，DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率被規(guī)定為所用轉(zhuǎn)換器IC的理論最大可能值(即高達(dá)95%的效率)，即使它們?cè)趯?shí)際使用中很少在給出峰值效率的條件下工作，并且整體設(shè)計(jì)本身可能不支持實(shí)現(xiàn)最大效率。當(dāng)給出的效率范圍可能更接近75-95%時(shí)，這是更現(xiàn)實(shí)的，這讓您知道，平均而言，您可能獲得85%的效率，而不期望獲得95%。

　　與線性調(diào)節(jié)器相比，DC-DC轉(zhuǎn)換器的主要缺點(diǎn)是輸出會(huì)有一定量的交流電壓紋波疊加在DC輸出上。紋波量取決于輸出濾波的質(zhì)量。紋波是否令人擔(dān)憂取決于轉(zhuǎn)換器供電的電路類型，但大多數(shù)情況下可以忽略不計(jì)。

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器需要注意的另一點(diǎn)是，它們?cè)诩埳显O(shè)計(jì)起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單，但實(shí)際建造起來(lái)卻很困難。也有許多設(shè)計(jì)折衷方案，可以犧牲性能來(lái)降低成本。電路中有大量高頻能量，需要仔細(xì)選擇和放置元件。PCB需要精心布局，經(jīng)常充當(dāng)主要散熱器件，但為了使電路板尺寸最小化，這一點(diǎn)往往沒(méi)有得到優(yōu)化。最后，選擇更便宜的組件來(lái)節(jié)省成本或減小物理尺寸比選擇更貴、通常更大的組件來(lái)優(yōu)化性能更有誘惑力。

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