个DC/DC转换解决方案都是易于使用但具有两个主要缺点的低噪声线性设计。首先，输出电压必须始终低于输入电压。但是，线性调节器非常效率低下，并消散了所提供的功率的很大一部分。其次，根据输入和输出之间的电压差，线性调节器的效率可能为60％或更低。
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开关DC/DC转换器的发明解决了这两个问题，但需要采用更复杂的设计方法。与线性设计相反，切换转换器利用电感和电容组件的能量存储属性来传递离散数据包中的功率。动力脉冲存储在电感器的磁场或电容器的电场中。
开关控制器可确保仅在每个切换周期中传输负载所需的功率，从而使此拓扑非常有效。设计可以实现97％或更高的效率。图1显示了开关DC/DC转换器的简化框图。
图1。 开关调节器的简化框图。图像由 Bodo的Power Systems 提供
图1中的开关函数是由功率晶体管执行的，该功率晶体管以受控序列在其高效的“ ON”和“ OFF”状态之间交替。这与线性设计中的连续操作进行了对比。开关DC/DC转换器可以产生高于输入（向上或逐步向下）或从输入转换为输出的输入的输出。
输出可以调节或不受监管。随着负载电流或输入电压的变化，不受管制的转换器的输出电压发生了显着变化。在受监管的设计中，反馈控制环（虚线）将输出电压馈回开关块。这会改变开关操作，以补偿与所需值的输出电压偏差，无论它们是由输入电压变化引起的（例如，供应电池缓慢排出）还是负载的变化。
简单的开关拓扑共享输入和输出之间的共同地面电流路径，因此，电感元素是电感器。一个孤立的转换器在输入和输出之间提供电流隔离，因为它通过电磁场传输功率，由变压器的相互耦合绕组提供。由于输出是从输入中电隔离的，因此输入电压与输出有关的相同或相反的极性无关紧要。在线性设计中，接地电流直接在输入到输出之间流动；因此，隔离不是一种选择，只需要三个引脚：VIN，共同点和Vout。
低功率DC/DC转换器的DC/DC转换器拓扑
在电源设计中，几乎是一个给定的，更好的性能与更高的成本，增加的复杂性和更大的占地面积齐头并进。由于小型DC/DC转换器的用户对紧凑的尺寸和成本效益放置了溢价，因此ROCOM如何满足其低功率隔离DC/DC产品的要求？
推扣拓扑广泛用于孤立的DC/DC转换器。这是一种低成本的方法，可以生成更高，较低或倒置的电压，因为变压器的转换比决定了输出电压关系。拓扑很简单，效率相当，电磁排放相对较低。
图2。 带有不受管制输出的推动DC/DC转换器。图像由 Bodo的Power Systems 提供
图2显示了具有不受监管的输出的孤立推扣直流/直流转换器的框图。为了节省空间，可以将振荡器和驱动晶体管组合成专用的推杆变压器驱动程序IC。
对于受调节的输出，简单的方法与 +Vout线串联添加了一个线性调节器，如图3所示。此方法实现了所需的目标，并且适合的Wattage DC/DC设计。一个示例是RY/P系列，其中线性调节器提供短路保护以及受调节的低噪声输出。
图3。 带有调节输出的推动螺栓DC/DC转换器。图像由 Bodo的Power Systems 提供
这种类型的设计可以实现约65-75％的效率。在1 W或2 W以上，化效率成为更高的优先级，需要进一步的设计改进。因此，使用初级侧调节，而不是次级调节。代替线性调节器，在次级侧监视输出电压，并与所需的电压进行比较，以生成误差电压，然后将其发送回主要侧振荡器控制器。这会调整开关频率以将误差驱动到零。由于这是一个孤立的设计，因此也必须隔离误差信号。图4显示了ROCOM受管制转换器的额定值3 W及更高的方法，允许效率约为85％。
图4。 次级误差信号提供了对主要侧控制器的反馈。图像由 Bodo的Power Systems 提供
DC/DC转换器需要更复杂的方法，其功率输出仍然更高。线性调节器不仅以上面讨论的方式进行了线性调节器，而且两个次级二极管也是损失的来源。电源二极管的正向电压下降通常为0.5V，这转化为1 A时的功率损耗为0.5 w。
解决方案是用由两个FET和一个控制器组成的同步整流器代替二极管和线性调节器。
图5。 被动矫正（左）与同步矫正（右）。图像由 Bodo的Power Systems提供
图5对比两种方法。 FET通过在周期的前部打开并在周期的反向部分关闭来充当整流器。快速开关和非常低的抗性RD（开）的组合约为10MΩ，使FET理想整流器。缺点是它们必须积极驱动，因此需要额外的时机和驱动电路，以使内部电压感知内部电压，并与输出波形正确打开和关闭两个FET。二极管是被动设备，不需要额外的电路才能运行，但是同步整流所提供的效率的提高远远超过了较高输出电流转换器的成本复杂性的增加。
图6。RP20 结合了许多设计技术以提高效率。图像由 Bodo的Power Systems 提供
同步整流器用于RP20的20 W DC/DC转换器的RP20家族，可实现高达89％的效率。该设计还包括前面描述的孤立误差信号。，图6中的RP20可以在广泛的负载范围内实现从85-89％的效率。
从大量更大的电源设计中借用的设计技术正在将的DC/DC转换器应用于的效率上。由于客户优先级随着功率水平的增加而变化，因此必须使用适当的修改。 ROCOM是选择合适的设计的，以的成本和尺寸组合。
