设计问答：双输出非隔离式DC/DC转换器

双输出转换器的拓扑结构有哪些？

双输出非隔离式DC/DC转换器包括开关式、低压降、LDO附加开关式和电荷泵式。因其输入和输出电压间的直流电压没有隔离，故称之为非隔离式转换器。相反，隔离式转换器采用变压器来隔离输入和输出。

有哪些型号的双开关式转换器？

在单个封装中，这些双开关式转换器的结构有一个降压一个升压的转换器、两个降压转换器和两个升压转换器。双开关式转换器比其它类型转换器拓扑的转换效率高。

双开关式DC/DC转换器常被应用于哪些领域？

这些转换器结构紧凑，因此它们主要用在由电池供电的手持设备中。

什幺是降压变换器？

在如图1所示的简化的降压电压调节器中，调压器芯片的输入可以为直流输入，然后芯片将直流输入转换成控制功率MOSFET(Q1)输出电压的PWM转换频率。经外部肖特基整流器、电感器和输出电容输出经过调节的直流电压。该调压器芯片将整流后的直流输出电压与基准电压(VREF)进行比较，同时改变PWM的占空比以使输出的直流电压维持不变。若输出电压呈上升趋势，则PWM降低其占空比使输出电压下降并维持所需的调节后输出电压。相反，若输出电压呈下降趋势，则反馈会使PWM的占空比上升以使输出电压维持不变。



升压转换器是怎样工作的？

MOSFET开关控制图2中简化的升压IC电路。开关导通，则在电感上产生感应电流。开关断开，则迫使电流通过二极管到达输出端。多次重复该过程，由于感应电流对输出电容，所以在输出电容上产生电压，这样就可得到比输入电压高的输出电压。由PWM控制电路驱动MOSFET。当没有反馈时，PWM的占空比将决定输出电压，输出电压在PWM占空比为50%时是输入电压的两倍输入。因子2使输入电流为输出电流的两倍。对于带损耗的实际电流，输入电流将稍高一些。输出电压由跨过输出端的电阻分压器的比率设定。



如何选择输入电容

输入电容应该为低ESR(等效串联电阻)的铝、钽电容或陶器电容(连接在输入脚和电源地之间)。输入电容用于抑制输入端较大的瞬变电压，这样输入电容的容值由电路的均方根电流和电压决定。

如何选择升压或降压转换器的输出电容？

输出电容由最大允许输出电压纹波决定。通常，电容的ESR值在决定输出电压纹波时也起到了一定作用。许多电路要求采用低等效串联电阻(ESR)的铝质电解电容或钽电容。因电解电容的ESR值在低温下急剧上升，因此当环境温度低于-25℃时，不推荐使用电解电容。钽电容在低温下的较好的ESR值，故钽电容常被用于低温环境下。

选择电感时应考虑那些因素？

电感器的关键参数为电感、峰值电流及直流阻抗。感应系数会影响峰峰纹波电流，及输入和输出电压。高纹波电流降低了电感，但同时提高了相关开关设备的电导损耗及电感和电流应力。并且在同样的输出纹波电压下要求更大的输出电容。比较合理的作法时是将纹波电流设为直流输出电流的30%。因纹波电流随着输出电压的升高而升高，选择电感时要考虑最大输出电压。