DC-DC降壓電路（BUCK Converter）通過(guò)PWM調(diào)制技術(shù)，控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通占空比，實(shí)現(xiàn)能量從輸入到輸出的高效傳遞。DC-DC降壓電路典型拓?fù)浒?strong>功率開關(guān)管（MOSFET）、續(xù)流二極管、儲(chǔ)能電感和輸出電容四大核心組件。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓直接向電感和負(fù)載供電；截止時(shí)，電感通過(guò)續(xù)流二極管維持輸出，形成連續(xù)的能量轉(zhuǎn)換循環(huán)。
DC-DC降壓電路是將直流電壓轉(zhuǎn)換成為低電壓的直流。
DC-DC降壓電路相比較LDO，轉(zhuǎn)換效率更高，一般可高達(dá)百分之九十，發(fā)熱量減少。
DC-DC電路根據(jù)反饋調(diào)制電壓，輸出電壓穩(wěn)定。電路的缺點(diǎn)是用到器件較多，引入了更多成本。
DC-DC電源芯片的規(guī)格書中，一般常見兩種整流方式，同步整流和異步整流。同步整流和異步整流技術(shù)對(duì)比如下圖所示：
同步降壓電路續(xù)流電路中是電阻極低的MOS管，異步降壓電路是二極管，由于MOS管的內(nèi)阻小，決定了同步整流功耗低。
成本：MOS管的價(jià)格比二極管貴，所以成本方面，同步降壓電路不占優(yōu)勢(shì)。
帶載：輕載時(shí)，同步整流的工作效果優(yōu)于異步整流，異步整流的工作在不連續(xù)的模式時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的諧波噪聲。
如何通過(guò)DC-DC電源芯片外圍快速判斷出升壓電路還是降壓電路呢？若電感串聯(lián)在switch引腳與輸出端之間，且二極管正向?qū)ǚ较驗(yàn)檩斎氲捷敵?，則為BUCK電路。
外部電感應(yīng)該怎么選擇呢？一般降壓電路中電感大小公式如下：
其中VOUT是輸出電壓，VIN是輸入電壓，fS是開關(guān)頻率，IL為紋波。一般規(guī)格書上會(huì)有一個(gè)推薦電感值，參照即可。
與LDO相比，DC-DC降壓電路效率顯著提升：
1. 效率突破：典型效率達(dá)90%-95%，LDO僅40%-60%；
2. 熱管理：功耗降低70%以上，簡(jiǎn)化散熱設(shè)計(jì)；
3. 動(dòng)態(tài)響應(yīng)：支持高頻開關(guān)（MHz級(jí)），瞬態(tài)響應(yīng)速度提升10倍；
4. 寬輸入范圍：支持4:1以上輸入電壓比，LDO僅支持1.5:1；
通過(guò)外圍元件布局可快速判別電路類型：
1. 電感位置：降壓電路中電感必串聯(lián)在開關(guān)管與輸出端之間；
2. 二極管極性：續(xù)流二極管陽(yáng)極接開關(guān)管漏極，陰極接輸出正極；
3. 反饋網(wǎng)絡(luò)：存在光耦或分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，連接輸出到反饋引腳；
4. 關(guān)鍵波形：
開關(guān)管漏極：PWM波形（幅值=VIN）；
電感節(jié)點(diǎn)：三角波疊加PWM；
輸出端：低紋波直流電壓；
1. 高頻化：MHz級(jí)開關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)微型化（如TI LM5122）
2. 數(shù)字化：集成ADC+DPWM實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制（如ADI LTC3880）
3. 集成化：內(nèi)置MOSFET的Power Module方案（如MPS MPQ4420）
4. GaN技術(shù)：新一代氮化鎵器件實(shí)現(xiàn)更高效率（>98%）
消費(fèi)類電子：手機(jī)快充（12V→5V@3A）；
工業(yè)控制：PLC供電（24V→3.3V@1A）；
汽車電子：車載信息娛樂（48V→1.8V@10A）；
新能源：光伏優(yōu)化器（40V→12V@5A）；
通過(guò)合理選擇整流方式、精確設(shè)計(jì)電感參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)代控制算法，DC-DC降壓電路可在95%效率區(qū)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，成為現(xiàn)代電源設(shè)計(jì)的首選方案。
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