**二、DC/DC轉換器

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何謂DC/DC轉換器？

DC/DC轉換器是一種將DC（直流）轉換為DC（直流）的元件，具體是指利用DC（直流）轉換電壓的元件。IC等電子元件各自的工作電壓范圍不同，因此需要轉換為相應的電壓。

生成電壓低于初始電壓的轉換器被稱為"降壓轉換器"；生成電壓高于初始電壓的轉換器被稱為"升壓轉換器"。

名稱說明

DC/DC轉換器是指將直流轉換為直流的裝置的名稱。

它常被稱為線性穩壓器或開關穩壓器等，以轉換方式的名稱命名。

為何需要DC/DC轉換器？

插入插座進行工作的電氣產品需要使用將AC（交流）100V轉換為DC（直流）的"AC/DC轉換器"。

這是因為大部分半導體部件只能在DC下工作。

整機電路板上搭載的IC等具有各自固有的工作電壓范圍，電壓精度要求也不同。

通過電壓不穩的電源等供電會導致誤動作或特性劣化等異常。

因此，需使用"DC/DC轉換器"轉換為所需的電壓并實現穩定化。

通過DC/DC轉換器實現電壓穩定的裝置被稱為電壓穩壓器。

電源IC種類

電源IC大致分為線性穩壓器和開關穩壓器兩種。

作為其各自的輸出形式，線性穩壓器僅可降壓輸出比輸入電壓低的電壓。

開關穩壓器則具有自由度，輸出形式包括以下4種：

?降壓輸出比輸入電壓低的電壓

?升壓輸出比輸入電壓高的電壓

?升降壓輸出恒定電壓，與輸入電壓的高低無關

?從正電壓反轉輸出負電壓

而且，開關穩壓器的整流方式有同步整流和非同步整流（二極管整流）。

【電源IC種類】

線性穩壓器和開關穩壓器

通過DC/DC轉換器實現電壓穩定的裝置被稱為電壓穩壓器。

按轉換方式，電壓穩壓器分為線性穩壓器和開關穩壓器2種類型。

線性穩壓器

因工作時輸入與輸出的關系呈線型，故被稱為"線性穩壓器"。

因輸入與輸出間串聯有控制元件，有時也被稱為"串聯穩壓器"。

通過控制元件降壓，因此輸入與輸出的電壓差（降壓程度）越大損耗就越大，效率也越低。

因此適用于小功率的電源。

開關穩壓器

接通開關元件（MOSFET），從輸入端向輸出端供電，直至輸出電壓達到所需電壓。

輸出電壓達到規定值后，開關元件即關閉，不再消耗輸入功率。

通過高速重復這一動作，將輸出電壓調節到規定值。

線性穩壓器的工作原理

一般的引腳構成

線性穩壓器基本上由VIN （輸入）、VO （輸出）、GND （接地）三個引腳構成。

在輸出可變的線性穩壓器上添加了用于反饋輸出電壓的FB（反饋引腳）。

簡單來說，電壓固定型是內置了電壓可變型的外接電阻的穩壓器。

內部電路

線性穩壓器的內部電路概要如下圖所示。

其工作原理與反相放大電路相同，誤差放大器的非反相引腳（FB）電壓與基準電壓 (VREF) 相同，因此輸出電壓值（VO）由兩個電阻（R1和R2）的阻值比決定。

Vo=[ (R1+R2) / R2 ] x VREF

下圖的輸出晶體管為MOSFET，不過也有使用雙極晶體管的產品。

線性穩壓器的分類

按功能分類

線性穩壓器按功能進行分類時，首先可分為正電壓用和負電壓用兩種。

根據使用電路不同，也有不需要正電源，而需要負電源的產品。

若只有正側電源，則不能處理接地電位以下的電壓，不能將晶體管的輸出引腳的電壓分配至負電平。將控制晶體管裝入負輸出線，從而產生負電壓。

【按功能分類】

其次，還可分為電壓固定型和電壓可變型兩種。固定型由輸入、輸出、GND三個引腳構成，內置有輸出電壓設定用電阻。

可變型為GND基準型時，添加反饋引腳變成四個引腳。可變型中也有無GND引腳的浮動工作型，這種情況為三個引腳。

電壓固定型和電壓可變型之后還可分為標準型和LDO兩種。

LDO是Low Dropout的縮寫，是降低了輸入輸出間電位差的線性穩壓器。標準型的輸入輸出間電位差最低也有約2V，而LDO可控制在1V以下。

何謂LDO？

LDO是Low Dropout的縮寫，是即使較低的輸入輸出間電位差也可進行工作的線性穩壓器。

有時也稱為低損耗型線性穩壓器或低飽和型線性穩壓器。

關于LDO的輸入輸出間電位差并無數值性的定義，一般是指穩壓器穩定工作時最低電位差可控制在1V以下的穩壓器。

例如，對于需要3.3V電源的IC，由于標準型不可制作5V到3.3V電源，因此，需要輸入輸出間電位差較低的LDO。

這樣，LDO在輸出與標準型穩壓器相同的電壓時，也可設定較低的輸入電壓。

通過低電位差工作，可使能量損耗較少，可進行抑制散熱等設計。

壓降

在線性穩壓器的內部，從VIN到VO間加入了晶體管，使此晶體管穩定工作所需的輸入輸出間最低電位差稱為壓降。

輸入輸出間電壓差低于壓降時，晶體管難以維持穩定的工作，輸出電壓會降低。

這樣，為了使含有LDO的線性穩壓器工作，設定了所需的最低輸入電壓值，此時(VO + 壓降) 即為穩壓器的最低工作電壓值。

輸入電壓值 (VIN) 低于最低工作電壓時，輸出電壓不能穩定工作。