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DC-DC升降压电路的几种解决方案（成都信息工程学院科技创新实验室）WOODSTOCK前一段时间，本着学习的态度参加了TI杯校赛，做了其中的一个直流升降压的题，作品没做的很好，但是在准备期间，我对各种可行电路都做了尝试，一些心得拿出来与大家分享，也望各路大侠对不妥之处不吝赐教。
我们在实际应用中，经常会出现系统中各个模块供电不统一，或者供电电源的电压时变化的（比如汽车中的电池电压受温度影响而变化），在只有一个电源提供供电的时候，同时可以升压或降压的电路就变得非常有用。
下面，来看一下我想到的几种升降压问题的解决方案。
非隔离式开关电源的基本电路一般有三种：Buck降压电路、Boost升压电路、Buck-boost极性反转升降压电路。
要实现同时升降压功能，首先想到的肯定是Buck-Boost极性反转电电路。
图表1 极性反转电路原理示意这种拓扑结构的电路能够输出与输入相反的、可以比输入电压更高或者更低的电压，并且整体的效率也很高。
但缺点也很明显：一就是极性相反，当输入电压是正压且要求输出也是正的时候，我们还要对输出电压进行反向，这就是一件很麻烦的事；但是，有时我们需要的就是负压的时候，这个缺点又会有一种很大的用处。
缺点二就是，这种拓扑结构电路的电流脉动值很大，输出滤波不好处理。
在实际制作中，我选择了用TI的Buck型降压芯片TPS5430来做开关管以及驱动的部分，更方便控制，简化了电路。
还有一个缺点是，这种电路不方便数控，而且没法直接用AD采输出电压。
下面这个是我做的一个控制TPS5430反馈的电路。
常见的来解决这个问题的还有另外一种电路，就是把boost电路和buck电路结合起来。
但是怎样结合？方法有很多种。
第一种，直接拼接。
比如输入电压时5-12V,输出电压要10V,那么我们就可以使用升压电路将输入电压统一升到13V，然后再使用电压可调节的降压电路来提供输出电压。
在做这个方案时，我升压用了TI的TPS61175输入范围是3-18V，输出范围是3-65V，最大输出电流时3A。
①明确输入电压（或范围）和输出电压，根据输入输出的大小关系决定选择降压、升压或升降压芯片。
如果是降压，则可以选择线性稳压器、电容式DC-DC（即电荷泵）或降压DC-DC （当然升/降压DC-DC也可以，考虑到性价比没有必要这样选）；如果是升压或者升/降压，则只能选择DC-DC转换器（电容式或者电感式升压DC-DC）！②如果是降压，考虑效率，需要计算输入与输出之间的压差。
若这个压差很小（远远小于1 V），则可以考虑选择低压差线性稳压器（LDO）；若这个压差在1 V以上，则可以考虑选择普通线性稳压器或者电感式降压DC-DC。
如果对效率没有要求，两种线性稳压器都可以的情况下，追求更低成本则可以选用普通线性稳压器。
③在线性稳压器和DC-DC稳压器都可以的情况下，若把转换效率放在第一位，则可以选择DC-DC稳压器；若对价格限制得很严格，并且要求较小的纹波和噪声，则可以考虑选用线性稳压器。
④在使用电池供电时，若要求较长的电池使用时间，需要优先考虑效率，无论是升压、降压、升/降压都可以选用DC-DC转换器。
为获得较高的效率，此时需要参照DC-DC转换器芯片手册里边的效率随负载电流变化曲线，要根据负载电流选择合适的DC-DC转换器，确保稳压器达到较高的效率。
⑤为保证电池供电系统电源负荷变化较大应用的效率，最好选择PFM/PWM自动切换控制式的DC-DC变换器。
PWM的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式，PFM具有静态功耗小，在低负荷时可改进稳压器的效率。
当系统在重负荷时由PWM控制，在低负荷时自动切换到PFM控制，这样能够兼顾轻重负载的效率。
在备有待机模式的系统中，采用PFM/PWM切换控制的DC-DC稳压器能够得到较高效率。
这样的电源芯片有TPS62110/62111/62112/62113、MAX1705/1706、NCP1523/1530/1550等。
⑥不要“大牛拉小车”或“小牛拉大车”。
PYBJ15-Q24-S5-Mdate 06/24/2019page1 of 9SERIES: PYBJ15 │ DESCRIPTION: DC-DC CONVERTERFEATURES• up to 15 W isolated output• ultra wide 4:1 input voltage range • single regulated output• output short circuit, over current, over voltage protection • efficiency up to 89%• DIP and SMT mounting styles • available with or without case• 1500 Vdc isolationMODELinput voltageoutput voltageoutput currentoutput powerripple & noise 1efficiency 2typ (Vdc)range (Vdc)(Vdc)min (mA)max (mA)max (W)max (mVp-p)typ (%)PYBJ15-Q24-S3249~36 3.30450014.8510088PYBJ15-Q24-S5249~365030001510088PYBJ15-Q24-S12249~3612012501510089PYBJ15-Q24-S15249~3615010001510089PYBJ15-Q48-S34818~75 3.30450014.8510088PYBJ15-Q48-S54818~755030001510088PYBJ15-Q48-S124818~7512012501510089PYBJ15-Q48-S154818~751510001510089Notes: 1. From 5~100% load, nominal input, 20 MHz bandwidth oscilloscope, with 10 µF tantalum and 1 µF ceramic capacitors on the output. From 0~5% load, ripple and noise is <5% Vo.2. Measured at nominal input voltage, full load.3. All specifications are measured at T a=25°C, humidity < 75%, nominal input voltage, and rated output load unless otherwise specified.PART NUMBER KEYBase NumberPYBJ15 - Q XX - S XX - X XInput VoltageOutput VoltageCase:“blank” = with case O = no caseMounting Style:D = DIPM = SMTdate 06/24/2019 │page 2 of 9 CUI Inc │ SERIES: PYBJ15 │DESCRIPTION: DC-DC CONVERTERINPUTparameter conditions/description min typ max unitsoperating input voltage24 Vdc input models48 Vdc input models 91824483675VdcVdcstart-up voltage24 Vdc input models48 Vdc input models 918VdcVdcsurge voltage24 Vdc input models for 1 second max48 Vdc input models for 1 second max -0.7-0.750100VdcVdcunder voltage shutdown24 Vdc input models48 Vdc input models 5.5126.515.5VdcVdccurrent 24 Vdc input models3, 5 Vdc output models12, 15 Vdc output models727718mAmA48 Vdc input models 3.3 Vdc output models5 Vdc output models363360mAmAstart-up current24 Vdc input models48 Vdc input models 3,0001,500mAmAremote on/off (CTRL)4turn on (CTRL pin pulled low to GND (0~1.2 Vdc))turn off (CTRL pin open or pulled high (3.5~12 Vdc))input current when switched off615mAalarm indication (ALM)Valm (relative to GND), when under voltage protection isgoing to happen, and during the over voltage protectionworking status.0.2 1.2Vdc Valm (relative to GND), other working status 3.59Vdcfilter Pi filterno load power consumption0.36W Notes: 4. The voltage of the CTRL pin is referenced to input GND pin.OUTPUTparameter conditions/description min typ max unitsmaximum capacitive load53.3, 5 Vdc output models12 Vdc output models15 Vdc output models4,7001,000820μFμFμFvoltage accuracy from 0% to full load±1±2% line regulation from low line to high line, full load±0.2±0.5% load regulation6from 5% to full load±0.5±1% switching frequency7PWM mode300kHz transient recovery time25% load step change, nominal input voltage300500μstransient response deviation 25% load step change, nominal input voltage3.3, 5 Vdc output modelsall other output models±3±3±8±5%%temperature coefficient at full load±0.03%/°C Note: 5. Tested at input voltage range and full load.6. At 0~100% load, the max load regulation is ±3%.7. Value is based on full load. At loads <50%, the switching frequency decreases with decreasing load for efficiency improvement.date 06/24/2019 │ page 3 of 9CUI Inc │ SERIES: PYBJ15 │ DESCRIPTION: DC-DC CONVERTER PROTECTIONSparameterconditions/description min typmax units over voltage protection output shut down 110160%over current protection hiccup, auto recovery110180230%short circuit protectionhiccup, continuous, auto recoverySAFETY AND COMPLIANCEparameter conditions/descriptionmin typ max units isolation voltageinput to output for 1 minute at 1 mA input to case 8 for 1 minute at 1 mA output to case 8 for 1 minute at 1 mA 1,500500500Vdc Vdc Vdc isolation resistance input to output at 500 Vdc input to case 8 at 500 Vdc output to case 8 at 500 Vdc 100100100MΩMΩMΩisolation capacitance input to output, 100 kHz / 0.1 V 1,000pFsafety approvals IEC 62368-1, EN 62368-1conducted emissions CISPR32/EN55032, class B (external circuit required, see Figure 2-a) radiated emissions CISPR32/EN55032, class B (external circuit required, see Figure 2-a)ESDIEC/EN61000-4-2, contact ±6 kV , class B radiated immunity IEC/EN61000-4-3, 10 V/m, class AEFT/burst IEC/EN61000-4-4, ±2 kV , class B (external circuit required, see Figure 2-b)surgeIEC/EN61000-4-5, line-line ±2 kV , class B (external circuit required, see Figure Figure 2-b)conducted immunity IEC/EN61000-4-6, 3 Vr .m.s, class A MTBF as per MIL-HDBK-217F , 25°C 1,000,000hoursRoHSyesNote:8. Only applies to versions with case.ENVIRONMENTALparameterconditions/description min typmax units operating temperature see derating curves-4085°C storage temperature -55125°C storage humidity non-condensing595%vibration10~150 Hz, for 60 minutes on each axis 5GDERATING CURVESO u t p u t L o a d (%)60801004020120 0Temperature Derating Curve(Output Load vs. Ambient Tempearature3.3, 5 Vdc output models)O u t p u t L o a d (%)60801004020120 070Temperature Derating Curve(Output Load vs. Ambient Tempearature12, 15 Vdc output models)date 06/24/2019 │ page 4 of 9CUI Inc │ SERIES: PYBJ15 │ DESCRIPTION: DC-DC CONVERTER MECHANICALparameterconditions/descriptionmintypmaxunits dimensionsDIP without case:3.3, 5 Vdc output models: 38.70 x 27.20 x 6.20 [1.524 x 1.071 x 0.244 inch]12, 15 Vdc output models: 38.70 x 27.20 x 5.80 [1.524 x 1.071 x 0.228 inch]mm mm DIP with case:3.3, 5 Vdc output models: 39.10 x 29.50 x 6.80 [1.539 x 1.161 x 0.268 inch]12, 15 Vdc output models: 39.10 x 29.50 x 6.40 [1.539 x 1.161 x 0.252 inch]mm mm SMT without case:3.3, 5 Vdc output models: 38.70 x 27.20 x 6.20 [1.524 x 1.071 x 0.244 inch]12, 15 Vdc output models: 38.70 x 27.20 x 5.80 [1.524 x 1.071 x 0.228 inch]mm mm SMT with case:3.3, 5 Vdc output models: 39.10 x 29.50 x 6.80 [1.539 x 1.161 x 0.268 inch]12, 15 Vdc output models: 39.10 x 29.50 x 6.40 [1.539 x 1.161 x 0.252 inch]mm mm case material aluminum alloyweightwithout case 3.3, 5 Vdc output models without case 12, 15 Vdc output models with case 3.3, 5 Vdc output models with case 12, 15 Vdc output models11.08.813.811.5g g g g10 Sec. Max.Wave Soldering Time4 Sec. Max.Peak Temp. 260°C Max.Time (sec.)T e m p e r a t u r e (°C )25020015010050SOLDERABILITYparameter conditions/descriptionmin typ max units hand soldering 1.5 mm from case for 10 seconds 300°C wave soldering 9see wave soldering profile260°C reflow soldering 10see reflow soldering profileMaximum duration >217°C is 60 seconds.For actual application, refer to IPC/JEDEC J-STD-020D.1245°CNote: 9. For DIP models only. 10. For SMT models only.50100150200250245217T e m p e r a t u r e (°C )Time (sec.)60 sec max (>217°C)Peak Temp 245°CWave Soldering Proflile(DIP models)Reflow Soldering Profile(SMT models)date 06/24/2019 │ page 5 of 9CUI Inc │ SERIES: PYBJ15 │ DESCRIPTION:DC-DC CONVERTER units: mm [inch]tolerance: ±0.50[±0.020]pin section tolerance: ±0.10[±0.004]Recommended PCB LayoutTop Viewunits: mm [inch]tolerance: ±0.50[±0.020]pin section tolerance: ±0.10[±0.004]MECHANICAL DRAWING (DIP WITH CASE )Recommended PCB LayoutTop ViewMECHANICAL DRAWING (DIP WITHOUT CASE )PIN CONNECTIONS PIN Function 1+Vo 2+Vo 3+Vo 40V 50V 6NC 7ALM 8CTRL 9NC 10+Vin 11+Vin 12GND 13GND PIN CONNECTIONS PIN Function 1+Vo 2+Vo 3+Vo 40V 50V 6NC 7ALM 8CTRL 9NC 10+Vin 11+Vin 12GND 13GND 14NCNote: NC = no connectdate 06/24/2019 │ page 6 of 9CUI Inc │ SERIES: PYBJ15 │ DESCRIPTION: DC-DC CONVERTER units: mm [inch]tolerance: ±0.50[±0.020]pin section tolerance: ±0.10[±0.004]MECHANICAL DRAWING (SMT WITHOUT CASE )Recommended PCB LayoutTop Viewunits: mm [inch]tolerance: ±0.50[±0.020]pin section tolerance: ±0.10[±0.004]MECHANICAL DRAWING (SMT WITH CASE )PIN CONNECTIONS PIN Function 1+Vo 2+Vo 3+Vo 40V 50V 6NC 7NC 8ALM 9CTRL 10NC 11+Vin 12+Vin 13GND 14GND Recommended PCB LayoutTop ViewPIN CONNECTIONS PIN Function 1+Vo 2+Vo 3+Vo 40V 50V 6NC 7NC 8ALM 9CTRL 10NC 11+Vin 12+Vin 13GND 14GND 15NCNote: NC = no connectdate 06/24/2019 │page 7 of 9 CUI Inc │ SERIES: PYBJ15 │DESCRIPTION: DC-DC CONVERTERAPPLICATION CIRCUITFigure 1 Table 1Vin+Vo0V Vout(Vdc)Cin(μF)Cout(μF)3.3/5/12/1510010This series has been tested according to the following recommended circuit (Figure 1) before leaving the factory. If you want to further reduce the input and output ripple, you can increase the input and output capacitors or select capacitors of low equivalent impedance provided that the capacitance is less than the maximum capacitive load of the model.EMC RECOMMENDED CIRCUITTable 2Figure 2Recommended External Circuit ComponentsVin (Vdc)2448FUSE choose according to actual input currentC0470 µF / 50 V680 µF / 100 VC1, C2 4.7 µF / 50 V 4.7 µF / 100 VC3refer to the Cout in T able 1C4330 µF / 50 V330 µF / 100 VLCM1 4.7 µHCY1, CY22000 pF /2 kVdate 06/24/2019 │page 8 of 9 CUI Inc │ SERIES: PYBJ15 │DESCRIPTION: DC-DC CONVERTERPACKAGINGunits: mmInner Carton Size: 280 x 196 x 63 mmOuter Carton Size: 600 x 285 x 225 mmOuter Carton QTY: 288 pcsdate 06/24/2019 │ page 9 of 9CUI Inc │ SERIES: PYBJ15 │ DESCRIPTION: DC-DC CONVERTER CUI offers a two (2) year limited warranty. Complete warranty information is listed on our website.Headquarters20050 SW 112th Ave.Tualatin, OR 97062800.275.4899Fax 503.612.2383cui .com*******************rev.description date 1.0initial release06/24/2019The revision history provided is for informational purposes only and is believed to be accurate.REVISION HISTORYPYBJ15-Q24-S5-M。
高效低噪声PFM DC/DC 升压稳压器BL8530概述：BL8530系列是PFM 控制的开关型DC/DC 升压稳压芯片。
0.8V 的启动电压、高达200mA的负载驱动能力（当Vin=1.8V ，Vout=3.3V 时），极低的静态功耗（I q <5.5uA ）使得BL8530非常适合于便携式1～4节普通电池应用的场合。
BL8530在电路设计及生产中，特别针对开关电路固有的噪声问题进行了改良，极大的减小了对其周边电路的干扰。
BL8530电路采用了高性能、低功耗的参考电压电路结构，同时在生产中引入修正技术，保证了输出电压的高输出精度及低温度漂移。
BL8530可提供SOT-89-3、SOT-23-3及SOT-23-5封装形式。
在SOT-23-5封装形式中，通过CE 使能端，可方便控制芯片的开关，使芯片的功耗达到最小。
特点：• 极强的负载驱动能力： Vin=1.8V 时可提供3.3V 、200mA 的负载电流• 0.8V 极低的启动电压（Iout=1mA 时）• 2.5V ～6.0V 输出电压范围(0.1V 步进，可根据客户需求进行定制) • 输出电压精度可达±2％• 低输出电压温度漂移：±100ppm/℃• 仅需电感、电容、肖特基二极管三个外部元件• 效率最高达85％• 芯片静态工作电流小于5.5uA用途：• PDA 、DSC 、MP3 Player 、电动玩具、无线鼠标等便携式电池供电设备 • 单、双节电池供电设备的电源部分 •给LED 灯提供能源上海霖叶微电子有限公司 BL8530引脚定义表引脚号符号引脚描述SOT-89-3SOT-23-3 SOT-23-51 1 4 Vss（GND）接地引脚2 2 2 Vout输出电压监测，内部电路供电引脚3 3 5 Lx（Ext）开关引脚－－ 3 NC 空脚－－ 1 CE 使能端产品命名目录产品名称输出电压规格开关管 CE端封装形式V 内置无SOT-89-3BL8530-XX1SM XXBL8530-XX1RM XXV 内置无SOT-23-3V 内置有SOT-23-5BL8530-XX2RN XXBL8530-XX3SM XXV 外置无SOT-89-3BL8530-XX3RM XXV 外置无SOT-23-3BL8530-XX4RN XXV 外置有SOT-23-5系统框图：产品的极限参数输入电压------------------------------------------------------------------------------------------------0.3V~12VLx脚开关电压------------------------------------------------------------------------------------------0.3V~(Vout+0.3) CE脚电压-----------------------------------------------------------------------------------------------0.3V~(Vout+0.3) Lx脚输出电流-----------------------------------------------------------------------------------------0.7A允许的最大功耗,Pd T=25°CSOT-89-3------------------------------------------------------------------------------------------0. 5WSOT-23-5------------------------------------------------------------------------------------------0.15WSOT-23-3------------------------------------------------------------------------------------------0.15W最大工作结温-----------------------------------------------------------------------------------------150°C工作温度----------------------------------------------------------------------------------------------- -20~+80°C存贮温度----------------------------------------------------------------------------------------------- -40~125°C焊接温度和时间--------------------------------------------------------------------------------------260°C,10S推荐工作条件名称最小 推荐 最大 单位输入电压范围 0.8 Vout V 电感值10 27 100 µH 输入电容值 0 ≥10µF 输出电容值* 47 100 220 µF 工作环境温度 -20 85 ℃*：建议使用钽电容以减小输出电压的开关纹波。
DC-DC升压变换器模块分类及型号（GRB12150D-2W）模块电源的分类按现代电力电子技术的应用领域,模块电源的分类如下：①绿色电源。
高速发展的计算机技术带领人类进入信息社会,同时也促进模块电源技术的迅速发展。
20世纪80年代,计算机全面采用开关电源,率先完成计算机的电源换代。
接着,开关电源技术相继进入电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色计算机和绿色电源绿色计算机泛指对环境无害的个人计算机和相关产品。
绿色电源系指与绿色计算机相关的高效清洁电源。
根据美国环境保护署1992年6月17日“能源之星”计划的规定,桌上型个人计算机或相关的外围设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30W,就符合绿色计算机要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。
就效率为75%的200W开关电源而言,电源自身要消耗50W的能源。
②高频开关电源。
通信业的迅速发展极大推动了通信电源的发展,高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。
在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流/直流(DC/DC)变换器称为二次电源。
一次电源的作用是将单相或三相交流电变换成标称值为48V的直流电源。
目前,在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称开关型整流器SMR)主开关(MOSFET或IGBT)的开关频率一般控制在50~100kHz范围内,可实现高效率和小型化。
近几年,开关整流器的功率容量不断扩大单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,因此在通信供电系统中采用高功率密度的高频DCDC隔离模块电源,将中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,即可大大减少损耗、方便维护,且安装、增加非常方便,一般都可直接安装在标准控制板上。
对二次电源的要求是高功率密度,因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
3.7V降压3.3V，5V降压3.3V降压IC，3A降压芯片，降压芯片和LDO，高效率稳压芯片，低功耗LDO和DC芯片，稳压固定3.3V芯片，升降压3.3V芯片，芯片选型说明，3.7V降压3.3V，5V降压3.3V可选择：1升降压芯片，2单降压芯片，3LDO稳压芯片。
1，升降压芯片：3.7V电压一般都是锂电池多，锂电池的标称电压是3.7V，锂电池满电电压是达到4.2V，一般带保护板的话，最低放电电压是3V，所以锂电池的输入电压是3V-4.2V直接。
如何将3V-4.2V的电压稳压成固定3.3V呢？里面包含了升压3V降压3.3V和降压3.3V-4.2V 降压3.3V.1-1：PW5410B，输入电压1.8V-5V之间，宽于并可满足3V-4.2V的输入电压。
PW5410是电荷升压芯片，外围仅3个电容，使用于200MA以下电流应用。
1-2：PW2228A和PW2224，输入电压1.8V-5V之间，宽于并可满足3V-4.2V的输入电压，可以调节输出电压2.8V-5V的范围之间。
PW2228A是1.5A最大规格，PW2224是3A最大规格。
2单降压芯片5V作为一个常见和常用的电压值，他并无固定在那个电池或者产品等。
5V输入，降至到 3.3V比较简单，不需要用到升降压芯片，选择也是很多。
如:PW2057,PW2051,WP2052,PW2053等等。
输入电压输出电压输出电流频率封装DC-DC降压产品PW2058 2.0V～6.0V 1V～5V 0.8A 1.5MHz SOT23-5PW2051 2.5V～5.5V 1V～5V 1.5A 1.5MHz SOT23-5PW2052 2.5V～5.5V 1V～5V 2.0A 1.0 MHz SOT23-5PW2053 2.5V～5.5V 1V～5V 3.0A 1.0 MHz SOT23-5PW2162 4.5V～16V 1V～15V 2A 600KHZ SOT23-6PW2163 4.5V～16V 1V～15V 3A 600KHZ SOT23-6PW2205 4.5V～20V 1V～15V 5A 340KHZ SOP8-EPPW2312 4.0V～30V 1V～28V 1.2A 1.4 MHz SOT23-6PW2330 4.5V～30V 1V～28V 3A 130KHz SOP8PW2431 4.5V～40V 1V～30V 3A 340KHz SOP8-EPPW2558 4.5V～55V 1.25V～30V 0.8A 1.2 MHz SOT23-6PW2608 5.5V～60V 1.5-30V 0.8A 0.3-1Mhz SOP8-EPPW2815 4.5V～80V 1.5V～30V 1.5A 400KHZ SOP8-EPPW2906 12V～90V 1.25V～20V 0.6A 150KHZ SOP8-EPPW2902 8V～90V 5V～30V 2A 140KHZ SOP8-EPPW2153 8V～140V 5V～30V 4A 140KHZ SOP8。
