DC-DC开关电源基础知识

DCDC电源基础必学知识点1. DCDC电源的原理：DCDC电源是一种将一个直流电源转换为另一个直流电源的电子电源。

它通过电子元件（如电感、电容和开关管等）控制电源输入电压的幅值和波形，从而实现电源输出电压的稳压、降压或升压。

2. DCDC电源的分类：根据输入输出电压的关系，DCDC电源可以分为升压电源、降压电源和升降压电源三类；根据转换方式，可以分为线性式DCDC电源和开关式DCDC电源两类。

3. DCDC电源的主要应用领域：DCDC电源广泛应用于电子产品、通信设备、工业自动化、汽车电子、航空航天等领域，用于提供稳定的直流电压给各种电子设备。

4. DCDC电源的工作原理：无论是线性式还是开关式DCDC电源，其基本工作原理都是通过控制开关元件（如开关管）的开关状态和频率，改变电源输入电压的幅值和波形，从而实现稳压和升降压。

5. DCDC电源的关键参数：DCDC电源的关键参数包括输入电压范围、输出电压范围、输出电流、效率、稳定性、噪声等。

6. DCDC电源的设计考虑因素：DCDC电源设计需要考虑输入电压波动、输出电流波动、电磁干扰、热管理、尺寸和成本等因素，并通过合理的电路设计和元器件选择来满足设备对电源的稳定性和可靠性要求。

7. DCDC电源的保护机制：为了保护DCDC电源和负载设备，常见的保护机制包括过压保护、过流保护、过热保护、短路保护等。

8. DCDC电源的故障排除方法：遇到DCDC电源故障时，可以通过检查输入和输出端电压、检查元器件接触和损坏、检查电路连接和布局等方法来排除故障。

9. DCDC电源的发展趋势：随着科技的不断进步和需求的不断变化，DCDC电源正朝着小型化、高效率、高可靠性、多功能等方向发展。

未来可能出现新的DCDC电源技术和应用。

10. DCDC电源的设计和应用需要结合具体的需求，包括输入输出电压范围、功率需求、环境条件等，以确保设计的电源满足设备的要求。

dcdc开关电源工作原理
DC-DC开关电源是一种将输入直流电压转换为不同电压输出
的电源。

它通过在开关管（通常是MOSFET）上开关操作来
实现电压转换。

工作原理如下：
1. 输入电压：首先，输入直流电压通过输入电容器进行滤波，以确保输入电压的稳定性。

这样可以避免输入电压的变化对输出电压造成干扰。

2. 开关操作：接下来，控制器会根据所设定的输出电压来控制开关管的工作。

它通常使用脉冲宽度调制（PWM）技术，即
通过改变开关管的开关周期和占空比来调节输出电压。

3. 能量存储：在开关管开启的瞬间，输入电压会通过电感器将能量储存起来，形成电感能量。

4. 能量释放：而在开关管关闭的瞬间，储存在电感中的能量会通过输出电容器提供给输出负载。

通过这种方式，能够将输入电压转换为所需要的输出电压。

5. 反馈控制：在整个过程中，反馈控制器会对输出电压进行监测并与预设的输出电压进行比较。

如果输出电压偏离了预设值，反馈控制器会相应地调整开关管的开关周期和占空比，以使输出电压保持稳定。

这种开关操作的方式可以实现高效的能量转换，并且相比线性稳压器，DC-DC开关电源具有更高的效率和更小的体积。

它
广泛应用于电子设备中，如计算机、通信设备、电源适配器等。

DCDC升压开关电源设计DC-DC升压开关电源是一种常见的电源设计，它可以将输入电压升压到指定的输出电压。

本文将介绍DC-DC升压开关电源的基本原理、设计步骤以及注意事项。

一、DC-DC升压开关电源的基本原理DC-DC升压开关电源通过开关器件实现输入电压的升压。

其基本原理是电感储能和开关器件的周期开关。

当电源输入电压施加给开关器件时，开关器件导通，电感器件开始储能；当开关器件断开时，电感器件将储存的能量输出，并经过整流滤波后得到稳定的输出电压。

二、DC-DC升压开关电源的设计步骤1.确定输入输出电压：首先确定所需的输入和输出电压。

输入电压一般来自电池、交流电源或其他直流电源，而输出电压则是升压后的电压。

2.选择开关器件：根据所需的转换功率和输出电压，选择合适的开关器件。

常用的开关器件有MOSFET和IGBT，选择开关器件时要考虑其导通电阻、开关速度和功耗等因素。

3.选择电感器件：电感器件用于储存能量，可以选择磁性材料制成的线圈或铁氧体等。

选择合适的电感器件要考虑其电感值、饱和电流和损耗等因素。

4.计算元件参数：根据输入输出电压和所选的开关器件和电感器件，计算所需的元件参数。

包括电容器的容值、电感器件的电感值以及开关器件的参数，例如导通电阻和开关频率等。

5.设计控制电路：根据所选的开关器件类型，设计适配的控制电路。

常用的控制电路包括PWM控制电路、反馈电路和过压保护电路等。

6.进行仿真和优化：使用电路仿真软件进行仿真，验证设计的可行性，并根据仿真结果进行优化。

7.PCB布局设计：根据设计的电路图，进行PCB布局设计，保证电路的稳定性和可靠性。

8.制作原型并测试：将设计的电路制作成原型，进行测试以验证其性能和可靠性。

三、DC-DC升压开关电源设计的注意事项1.开关器件选型要合适，能够承受所需的转换功率和工作频率，同时保持较低的导通电阻和开关损耗。

2.电感器件的选用要符合电路的工作频率和最大电流需求，避免电感器件的饱和和损耗过大。

开关电源基础知识介绍1、输出纹波噪声的测量及输出电路的处理PWM 开关电源的输出的纹波噪声与开产频率有关。

其纹波噪声分为两大部分：纹波（包括 开关频率的纹波和周期及随机性漂移）和噪声（开关过程中产生）。

周期及随机性漂移在纹波与噪声的测量过程中，如果不使用正确的测量方法将无法正确地测量出真出的输出 纹波噪声。

下面是推荐的测量方法：平行线测量法:输出管脚接平行线 后接电容,在电容两端使用20MHz 示波器探头测量。

具体要求见右图， 负载C 为瓷片电容，负载与模块之间的 距离在51mm 和76mm(2in.和3in) 之间。

在大多数电路中,本公司模块的输出纹波噪声都能满足要求。

对于输出纹波有较为严格要求的 电源系统可以在输出增加差模滤波器来进一步降低纹波，但在设计过程中应注意尽量选择较小的 电感和较大的电容。

如果需要消除进一步喊小噪声，需要加共模滤波器。

输入与输出及外壳之间加高压隔离电容（一般为1~2.2nF ）也可以减小共模噪声。

2、多路输出的交互调节及其应用对于多路输出的电源模块，用户比较关心输出 负载发生变化时不同输出路的相互间的影响。

例如，当主路输出空载时，辅助输出路的负载能力，一般电源100% 由于主路负载太轻，而使辅助路输出的能力极低。

本 公司产品采用了集成磁路的概念，或采取双路同步控制96% 使输出电压之间的交互调节特性大大改善。

下图显示了 交互调节的优点。

图中lo1为主路负载电流、lo2为辅助 0路负载电流、Vo2为辅助路输出电压。

由图可见， 20%100% Io2在主路负载从20%～100%变化时，辅助路输出电压随辅助路负载电流的变化曲线中，辅助路输出电压始终在±4%范围之内。

即使在最坏的情况，即主路 空载、辅助路江载，主路满载、辅助路空载时其输出电压也能保证在标称电压的±10%范围之内。

由此，对于输出稳压精度要求不太高的情况下，这种不稳压的辅助输出不仅能够满足供电的条件， 而且相对成本低、器件少、可靠性高。

DC/DC基本知识DC/DC是开关电源芯片。

开关电源，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。

其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。

开关电源可以用于升压和降压。

我们常用的DC-DC产品有两种。

一种为电荷泵（Charge Pump），一种为电感储能DC-DC转换器。

本文详细讲解了这两种DC/DC产品的相关知识。

目录一. 电荷泵1. 工作原理2. 倍压模式如何产生3. 电荷泵的效率4. 电荷泵的应用5. 电荷泵选用要点二. 电感式DC/DC1. 工作原理（BUCK）2. 整流二极管的选择3. 同步整流技术4. 电感器的选择5. 输入电容的选择6. 输出电容的选择7. BOOST 与BUCK的拓扑结构一. 电荷泵电荷泵为容性储能DC-DC产品，可以进行升压，也可以作为降压使用，还可以进行反压输出。

电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。

1. 工作原理电荷泵是通过外部一个快速充电电容（Flying Capacitor），内部以一定的频率进行开关，对电容进行充电，并且和输入电压一起，进行升压（或者降压）转换。

最后以恒压输出。

在芯片内部有负反馈电路，以保证输出电压的稳定，如上图Vout ，经R1,R2分压得到电压V2，与基准电压VREF做比较，经过误差放大器A，来控制充电电容的充电时间和充电电压，从而达到稳定值。

电荷泵可以依据电池电压输入不断改变其输出电压。

例如，它在1.5X或1X的模式下都可以运行。

当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生一个相当于输入电压的1.5倍的输出电压。

而当电池的电压较高时，电荷泵则在1X模式下运行，此时负载电荷泵仅仅是将输入电压传输到负载中。

这样就在输入电压较高的时候降低了输入电流和功率损耗。

2. 倍压模式如何产生以1.5x mode为例讲解：电压转换分两个阶段完成。

DCDC电源应用指南DC-DC电源是一种用于将直流电压转换为另一种不同电压级别的电源设备。

它广泛应用于各种电子设备中，是电子产品中不可或缺的重要组成部分。

本文将为您介绍DC-DC电源的应用指南。

一、DC-DC电源的基本原理DC-DC电源通过电压转换器实现将输入电压转换为所需的输出电压。

其基本原理是利用电压转换器中的开关管（如MOSFET）进行开合操作，通过改变电流的通断来改变电压的转换比例。

常见的DC-DC电源拓扑结构有升压（Boost）、降压（Buck）、升降压（Buck-Boost）等类型。

二、DC-DC电源的应用场景1.电子产品DC-DC电源广泛应用于各种电子产品中，如智能手机、平板电脑、数码相机等。

在这些设备中，由于需要不同的电压级别来驱动各个电子元件，DC-DC电源能够有效地将电池提供的低压电能转换为所需的各种工作电压。

2.通信技术在通信领域中，由于电信设备对供电电压的要求比较严格，要求电压纹波小、输出精度高，因此DC-DC电源被广泛应用于无线基站、光纤传输设备、调制解调器等设备中。

3.工业控制在工业控制领域中，由于环境复杂多变，对电源可靠性和稳定性的要求较高。

DC-DC电源能够提供高效、稳定的电源转换，因此在PLC、DCS等工控设备中得到了广泛应用。

4.汽车电子汽车电子设备对电源的要求也比较高，要求具备较高的抗干扰能力和温度适应能力。

DC-DC电源能够在不同的负载变化和温度环境下保持输出稳定，因此被广泛用于汽车导航、车载娱乐系统等设备中。

5.新能源领域在新能源领域中，如太阳能、风能等，直流电能的利用率较高。

DC-DC电源能够将不同电压级别的直流电能进行转换，使其适配不同的电子设备，实现能源的高效利用。

三、DC-DC电源选择的注意事项1.输出电压和电流选择DC-DC电源时需根据实际需求确定输出电压和电流的大小。

应根据待供电设备的工作电压和电流要求确定DC-DC电源的输出参数。

2.效率和稳定性DC-DC电源的效率和稳定性对设备的性能和寿命有着重要影响。

搞嵌入式的工程师们往往把单片机、ARM、DSP、FPGA搞的得心应手，而一旦进行系统设计，到了给电源系统供电，虽然也能让其精心设计的程序运行起来，但对于新手来说，有时可能效率低下，往往还有供电电流不足或过大引起这样那样的问题，本文十一条金律轻松搞定DCDC电源转换。

第一条、搞懂DC/DC电源怎么回事DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。

一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。

常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V等，后者使用的电源电压一般在24V以下。

不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模拟电路电源常用5V 15V，常用3.3V等，现在的FPGA、DSP还用2V以下的电压，诸如1.8V、1.5V、1.2V 等。

在通信系统中也称二次电源，它是由一次电源或直流电池组提供一个直流输入电压，经DC/DC变换以后在输出端获一个或几个直流电压。

第二条、需要知道的DC/DC转换电路分类DC/DC转换电路主要分为以下三大类：①稳压管稳压电路。

②线性（模拟）稳压电路。

③开关型稳压电路第三条、最简单的稳压管电路设计方案稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。

比较常用的是并联型稳压电路，其电路简图如图（1）所示，选择稳压管时一般可按下述式子估算：（1）Uz=Vout; （2）Izmax=（1.5-3）ILmax （3）Vin=（2-3）Vout 这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。

第四条、基准电压源芯片稳压电路稳压电路的另一种形式，有些芯片对供电电压要求比较高，例如AD DA芯片的基准电压等，这时常用的一些电压基准芯片如TL431、MC1403 ，REF02等。

DC/DC电源指的是直流转直流的电路，有升压降压两种电路，按理来说，LDO也是DCDC 电源，但行业内只认为以开关形式实现的电源为DC/DC电源。

一、DC/DC基本拓扑一个功率变换器，当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态，在开关电源中，被称为稳态。

稳态下，功率变换器中的电感满足电感电压伏秒平衡定律：对于已工作在稳态的DC/DC功率变换器，有源开关导通时加在功率电感上的正向伏秒一定等于有源开关截至时加在该电感上的反向伏秒。

1、BUCK降压型当PWM驱动高电平使得NMOS管S1导通，忽略MOS管的导通压降，电感电流呈线性上升，此时电感正向伏秒为：V*Ton=（Vin-Vo）*Ton当PWM驱动低电平使得NMOS管S1截至时，电感电流不能突变，经过续流二极管形成回路（忽略二极管压降），给输出负载供电，此时电感电流下降，此时电感反向伏秒为：V*Toff=Vo*（Ts-Ton）根据电感电压伏秒平衡定律可得：（Vin-Vo）*Ton=Vo*（Ts-Ton）即 Vo=D*Vin （D为占空比）2、BOOST升压型和BUCK电路类似的分析方法，当MOS管导通时，电感的正向伏秒为：Vin*Ton；当MOS 管截至时，电感的反向伏秒为：（Vo- Vin）*（Ts-Ton）根据电感电压伏秒平衡定律可得：Vin*Ton=（Vo- Vin）*（Ts-Ton）即 Vo=Vin/（1-D）3、同步整流技术由于二极管导通时至少存在0.3V的压降，因此续流二极管D所消耗的功率将会称为DC/DC电源主要功耗，从而严重限制了效率的提高。

为解决该问题，以导通电阻极小的MOS 管取代续流二极管。

然后通过控制器同时控制开关管和同步整流管，要保证两个MOS管不能同时导通，负责将会发生短路。

二、DC/DC电源调制方式DC/DC电源属于斩波类型，即按照一定的调制方式，不断地导通和关断高速开关，通过控制开关通断的占空比，可以实现直流电源电平的转换。

DC/DC基本知识DC/DC是开关电源芯片。

开关电源，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。

其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。

开关电源可以用于升压和降压。

我们常用的DC-DC产品有两种。

一种为电荷泵（Charge Pump），一种为电感储能DC-DC转换器。

本文详细讲解了这两种DC/DC产品的相关知识。

目录一. 电荷泵1. 工作原理2. 倍压模式如何产生3. 电荷泵的效率4. 电荷泵的应用5. 电荷泵选用要点二. 电感式DC/DC1. 工作原理（BUCK）2. 整流二极管的选择3. 同步整流技术4. 电感器的选择5. 输入电容的选择6. 输出电容的选择7. BOOST 与BUCK的拓扑结构一. 电荷泵电荷泵为容性储能DC-DC产品，可以进行升压，也可以作为降压使用，还可以进行反压输出。

电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。

1. 工作原理电荷泵是通过外部一个快速充电电容（Flying Capacitor），内部以一定的频率进行开关，对电容进行充电，并且和输入电压一起，进行升压（或者降压）转换。

最后以恒压输出。

在芯片内部有负反馈电路，以保证输出电压的稳定，如上图Vout ，经R1,R2分压得到电压V2，与基准电压VREF做比较，经过误差放大器A，来控制充电电容的充电时间和充电电压，从而达到稳定值。

电荷泵可以依据电池电压输入不断改变其输出电压。

例如，它在 1.5X或1X的模式下都可以运行。

当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生一个相当于输入电压的 1.5倍的输出电压。

而当电池的电压较高时，电荷泵则在1X模式下运行，此时负载电荷泵仅仅是将输入电压传输到负载中。

这样就在输入电压较高的时候降低了输入电流和功率损耗。

2. 倍压模式如何产生以1.5x mode为例讲解：电压转换分两个阶段完成。

dc-dc开关电源原理DC-DC开关电源，简称DC-DC电源，是一种能够将直流电压转换成不同稳定直流电压的电源系统。

其原理基于开关管的开关动作，通过控制开关动作的频率和占空比，实现对输入电压的调节，从而输出所需的稳定直流电压。

一、DC-DC开关电源的基本原理1.1 输入电压和输出电压DC-DC开关电源的输入电压通常为直流电压，可以是电池、整流器输出的直流电压等。

而输出电压则可以是需要的稳定直流电压，例如5V、12V等。

1.2 电路拓扑结构DC-DC电源的拓扑结构包括多种形式，常见的有Buck、Boost、Buck-Boost 等。

每种拓扑结构都有其特定的输入输出特性，根据需求选择合适的拓扑结构。

1.3 PWM调制DC-DC开关电源的核心原理之一是PWM调制（Pulse Width Modulation），通过改变开关管通断的占空比，控制输出电压的大小和稳定性。

通常采用的调制方式有恒频PWM调制和恒频调制等。

1.4 控制电路DC-DC开关电源的控制电路主要用于控制开关管的开关动作，以实现对输出电压的调节。

控制电路通常由控制芯片、反馈电路和误差放大器等组成，通过对输入信号的处理，输出合适的控制信号。

二、DC-DC Buck（降压）电路原理2.1 Buck电路结构Buck电路是一种常用的DC-DC开关电源拓扑结构，其主要由输入电源、开关管、电感、二极管和负载组成。

其中，开关管和二极管通过交替导通和截止的方式，实现对输入电压的降压。

2.2 工作原理当开关管导通时，电感储存能量，负载电流通过电感和二极管流过。

当开关管截止时，电感释放储存的能量，通过二极管供应负载电流。

通过控制开关管的导通和截止时间，可以实现对输出电压的调节。

2.3 控制方式Buck电路的控制方式可以分为恒压控制和恒流控制两种。

恒压控制通过反馈电路和误差放大器实现，控制输出电压保持稳定。

恒流控制则是通过对负载电流的监测和调节，保持输出电流的稳定。

【c 概述二. 理想直流变换器应有的参数性能1.输入输出端的电压均为平滑的直流电压，无交流谐波的分量2.输出阻抗为零3.快速动态响应，抑制能力强4.高效率，小型化三. 常用的DC/DC电源方案1.线性电源。

主要应用于对发热和效率要求不高的应用场合，线性电源的效率通常在35% to 50%之间2.脉宽调制（PWM）开关电源。

在使用时具有比线性电源更高的效率和灵活性3.高效率的谐振开关电源。

由基本的PWM开关电源演变而来，主要应用于高效率和对电磁干扰有特别要求的场合w ww .p cb b a r .o mc 电源系统设计指标输入电压Vin(nom)：产品的正常输入电压Vin(max)：产品的最高输入电压Vin(min)：产品的最低输入电压频率：直流，50，60，400Hz等浪涌电压：输入电压超出Vin(max)的时间段，电源必须能够承受这个浪涌电压，正常工作瞬态电压：具有很高的电压尖峰（包括正与负尖峰），这是输入电源系统的特征输入电流Iin(max)：最大平均输入电流。

它的最大极限值可以由安全管理机构来定义。

输出电压Vout(rated)：额定输出电压（理想输出电压）Vout(min)：保证负载不被切断的最小输出电压。

Vout(max)：保证负载线路正常运行的最大输出电压。

Vout(abs)：负载遭到破坏时的极限电压。

电压纹波：这是峰-峰值电压，它的频率和大小应该能被负载所接受输出电流Iout(retad)：额定输出电流。

Iout(min)：在正常运行情况下，最小的输出电流。

Iout(max)：负载的瞬态承受的输出电流。

Isc：负载短路时的最大极限电流。

w ww .p cb b a r .o mc 电源系统设计指标动态负载响应时间当加上阶跃负载时，电源系统响应需要的时间电压调整率输入电压变化时，输出电压的变化率，即：电压调整率=（最高输出电压-最低输出电压）/额定输出电压X100%负载调整率负载电流从半载到额定负载时，输出电压的变化率，即：负载调整率=（满载时输出电压-半载时输出电压）/额定负载时输出电压X100%总效率这将决定系统有多少热量产生，以及在结构设计时是否应考虑采用散热片。