DC-DC降压转换器解释，范围内运行

　　将较高的DC电压转换为较低的电压是大多数电子电路中常见的要求。这可能类似于将电池的12V电压转换为5V电压，以便为电子板供电。该5V电压的一部分可以进一步转换为3.3V，以驱动电路的较低电压部分。

　　‍DC-DC降压转换器解释‍

　　多年来，线性稳压器是将较高的DC电压转换为较低的DC电压的标准。它们运行良好，至今仍被广泛使用，但也有一些局限性。主要的一点是，线性调节器通过将多余的电压作为热量耗散，将较高的输入电压向下转换为较低的输出电压。这是因为线性调节器使用一个大功率晶体管，该晶体管被节流以降低输出端的电压，因此它基本上相当于一个大功率电阻来降低电压。与功率电阻器一样，在相同的电流量下，它需要降低的电压越多，产生的热量就越多。

　　例如，假设您使用一个典型的7805型线性稳压器，将墙上窃听器的9V电压降至5V，为一个消耗约1A电流的电路供电。该电路将消耗5V * 1A = 5W的功率。

　　用于为该电路供电的7805器件的功耗计算如下:功率= (Vin - Vout) * Iout，因此，在本例中，功率= (9V - 5V) * 1A = 4W。7805器件消耗(浪费)4瓦的能量，向其供电的电路提供5瓦的能量，因此效率不是很好，但对于应用可能是好的。

　　现在，如果您需要使用15V电源运行同样的7805调节器，功耗现在为(15V - 5V) * 1A = 10W，因此向电路提供5瓦功率会浪费10瓦的能量。不仅浪费了大量能量，而且清除小型调节器IC产生的多余热量也是个问题。很快你就会增加一个散热器，然后是一个风扇来冷却散热器，这会消耗更多的电力，占用更多的空间。这种浪费的能源成为一个更大的问题，因为产品通常在尺寸上变得更紧凑，并且越来越多的产品采用电池供电，低效率意味着更短的电池寿命。

　　为了帮助解决这个问题，DC-DC降压(也称为“降压”)转换器应运而生。DC-DC降压转换器基本上接受较高的输入电压，并将其转换为较低的输出电压，方法是通过快速开关输出功率晶体管进行斩波，使输出基本上看起来像方波，然后使用LC滤波器将其平滑回滤波器输出端的DC电压。

　　DC-DC转换器的功耗往往与所提供的电流量关系更大，而与器件输入和输出之间的压降关系较小。DC-DC转换器的效率通常比等效线性调节器电路好得多。

　　效率与转换器将一种电压转换为另一种电压的效率有关。要计算效率，您需要将输送到电路的功率除以从电源获取的功率，再乘以100，得到百分比。效率= (Vout * Iout) / (Vin + Iin) * 100。

　　以100%效率运行的理想转换器在转换过程中不会损失任何功率。在上面的示例中，它能够将15V电压转换为所需的5V @ 1A电压(5W ),同时消耗0.333A的电流(5W ),转换过程中没有任何功率损失。效率= (5 * 1) / (15 * 0.333) * 100 = 100%。类似地，如果从15V转换到5V(6W)1A(5W)，则效率为(5 * 1) / (15 * 0.4) * 100 = 83%。转换器永远不会达到100%，因为在转换过程中总会损失一些功率。大多数转换器在70-95%范围内运行，最高可达97-98%。

　　所实现的效率取决于电路设计，并且还会随着所使用的输入/输出电压以及器件上的电流消耗(负载)而变化。通常，DC-DC转换器的效率被规定为所用转换器IC的理论最大可能值(即高达95%的效率)，即使它们在实际使用中很少在给出峰值效率的条件下工作，并且整体设计本身可能不支持实现最大效率。当给出的效率范围可能更接近75-95%时，这是更现实的，这让您知道，平均而言，您可能获得85%的效率，而不期望获得95%。

　　与线性调节器相比，DC-DC转换器的主要缺点是输出会有一定量的交流电压纹波叠加在DC输出上。纹波量取决于输出滤波的质量。纹波是否令人担忧取决于转换器供电的电路类型，但大多数情况下可以忽略不计。

　　DC-DC转换器需要注意的另一点是，它们在纸上设计起来似乎很简单，但实际建造起来却很困难。也有许多设计折衷方案，可以牺牲性能来降低成本。电路中有大量高频能量，需要仔细选择和放置元件。PCB需要精心布局，经常充当主要散热器件，但为了使电路板尺寸最小化，这一点往往没有得到优化。最后，选择更便宜的组件来节省成本或减小物理尺寸比选择更贵、通常更大的组件来优化性能更有诱惑力。

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