掌握这些技巧，让你轻松操作DC-DC电路

电子产品中常常出现DC-DC电源的应用，在本文中将分享与DC-DC相关的知识点。

概念及特点

DC-DC指的是直流转直流电源（Direct Current to Direct Current）。它是一种能够将一个电压值的直流电能转换为另一个电压值的直流电能的装置。

例如，通过一个转换器可以将一个直流电压（5.0V）转换为其他直流电压（如1.5V或12.0V）。我们将这种转换器称为DC-DC转换器，也被称为开关电源或开关调整器。

一般来说，DC-DC转换器由控制芯片、电感线圈、二极管、三极管和电容器等组成。

在讨论DC-DC转换器的性能时，仅仅针对控制芯片是无法判断其优劣的。外围电路的元件特性以及基板的布线方式等都会对电源电路的性能产生影响，因此我们需要进行综合评估。

使用DC-DC转换器有助于简化电源电路的设计，缩短研发周期，并实现最佳指标等目标。因此，它被广泛应用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。

DC-DC转换器具有高可靠性和易于系统升级的特点，因此电源模块的应用越来越广泛。此外，DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上，DC-DC转换器属于斩波电路。

其主要特点包括高效率：与线性稳压器（LDO）相比，高效率是DC-DC的显著优势。通常情况下，效率可达到70%以上，高效率型可达到95%以上。另一个特点是宽电压范围的适应能力。

调制方式：

1. PFM（脉冲频率调制方式）：通过改变脉冲输出的频率，使输出电压达到稳定。PFM控制型具有低功耗的优点，尤其在小负载时表现突出。

2. PWM（脉冲宽度调制方式）：通过改变脉冲输出的宽度，使输出电压达到稳定。PWM控制型具有高效率，并具有良好的输出电压波动和噪音性能。

通常情况下，采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器在性能方面有以下不同之处：根据负载情况，小负载时采用PFM控制，重负载时自动切换到PWM控制。以上是对段落的深度伪原创修改，请确认是否满足您的要求。

架构分类

DC-DC有三种常见的三种原理架构：

1、Buck（降压型DC/DC转换器）

2、Boost（升压型DC/DC转换器）

3、Buck-Boost（升降压型DC/DC转换器）

设计技巧及主要技术参数选用要求

DC-DC电路设计至少要考虑以下条件：

• 外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。
• DC-DC输出的电压，电流，系统的功率最大值。

1. 输入/输出电压

要按照器件的推荐工作电压范围选用，并且要考虑实际电压的波动范围，确保不能超出器件规格。

2. 输出电流

器件持续的输出电流能力是一个重要的参数，选用时要参考此参数，并要保留一定的余量。

此参数的选取还要评估电路的瞬间峰值电流和发热的情况，综合来确定，并满足降额要求。

3. 纹波

纹波是衡量电路的输出电压波动的重要参数。 要关注轻载和重载纹波，一般轻载纹波要大。 注意核电等场合下轻载纹波是否会超出要求。 实际测试下各种场景负载下的情况。 通常选用示波器20M带宽来测试。

4. 效率

要同时关注轻载和重载两种情况。 轻载会影响待机功率，重载影响温升。 通常看12V输入，5V输出下10mA的效率，一般要80%以上。

5. 瞬态响应

瞬态响应特性反应负载剧烈变化时系统是否能及时调整以保证输出电压的稳定。 要求输出电压波动越小越好，一般按峰峰值10%以下要求。

实际要注意按推荐值选用反馈电容。 常见取值在22p到120pF。

6. 开关频率

常用的开关频率多数在500kHz以上。 较高的开关频率1.2M到2M的也有，由于频率高开关损耗增加IC散热设计要好，故主要集中在5V低压输入小电流的产品。 开关频率关系到电感电容的选用，其它如EMC，轻载下噪音等问题也与之有关。

7. 反馈参考电压及精度

反馈电压要与内部的参考电压相比较，配合外部的反馈分压电阻，输出不同电压。 不同产品的参考电压会有不同，如0.6~0.8V，替换时注意调整反馈电阻。

反馈电阻要选用1%精度，只要根据厂家推荐来选，一般不要选的过大，以免影响稳定性。

参考电压精度影响输出准确度，常见精度在2%以下，如1%~1.5%,精度高的产品成本会有差别。 根据需要选择。

8. 线性稳定度和负载稳定度

线性稳定度反应输入电压变化输出电压稳定性。 负载稳定度反应输出负载变化输出电压稳定性。 一般要求1%，最大不要超3%。

9. EN电平

EN高低电平要满足器件规格要求，有些IC不能超出特定电压范围； 电阻分压时注意满足及时关断，并且考虑电压波动最大范围内要满足。

由于时序控制的需要，该引脚会增加电容，为了电平调节和关断放电，同时要有对地电阻。

10. 保护性能

要有过流保护OCP，过热保护OTP等，并且保护后条件消失能自恢复。

11. 其它

要求有软启动； 热阻和封装； 使用温度范围要能覆盖高低温等。

器件选型一般原则

• 普遍性
• 高性价比
• 易采购生命周期长
• 兼容和可替代
• 资源节约
• 降额
• 易生产和归一化

外围器件选择的要求

1. 输入电容

要满足耐压和输入纹波的要求。 一般耐压要求1.5~2倍以上输 入电压。 注意瓷片电容的实际容量会随直流电压的偏置影响而减少。

2. 输出电容

要满足耐压和输出纹波的要求。 一般耐压要求1.5~2倍

纹波和电容的关系：

3. BST电容

按照规格书推荐值。 一般0.1uF-1uF。 耐压一般要高于输入电压。

4. 电感

不同输出电压的要求感量不同； 注意温升和饱和电流要满足余量要求，一般最大电流的1.2倍以上（或者电感的饱和电流必须大于最大输出电流＋0.5*电感纹波电流）。 通常选择合适的电感值L，使ΔIL占输出电流的30% to 50%。 计算公式：

5. VCC电容

按规格书 要求取值，不能减小，也不要太大，注意耐压。

6. 反馈电容

按规格书 要求取值，不同厂家芯片取值不同，输出电压不同也会有不同的要求。

7. 反馈电阻和EN分压电阻

要求按规格书取值，精度1%。

PCB设计要求

1、输入电容就近放在芯片的输入Vin和功率的PGND，减少寄生电感的存在，因为输入电流不连续，寄生电感引起的噪声对芯片的耐压以及逻辑单元造成不良影响 。 电容地端增加过孔，减少阻抗。

2、功率回路尽可能的短粗，保持较小的环路面积，较少噪声辐射。 SW是噪声源，保证电流的同时保持尽量小的面积，远离敏感的易受干扰的位置。 如，电感靠近SW引脚，远离反馈线。 输出电容靠近电感，地端增加地过孔。

3、VCC电容应就近放置在芯片的VCC管脚和芯片的信号地之间，尽量在一层，不要有过孔。

4、FB是芯片最敏感，最容易受干扰的部分，是引起系统不稳定的最常见原因 。

• FB电阻连接到FB管脚尽可能短，靠近IC放置，减少噪声的耦合； FB下分压电阻通常接信号地AGND；
• 离噪声源，SW，电感，二极管（非同步buck）； FB走线包地；
• 电流负载的FB在负载远端取，反馈电容走线要就近取。

5、 BST的电容走线尽量短，不要太细。

6、 芯片散热要按设计要求，尽量在底下增加过孔散热。

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