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DC/DC转换器是通过可控开关，利用电容和电感的储能特性，开关电源芯片(MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能存储在电容器（感觉）中，当开关断开时，电能释放到负载并提供能量。其输出功率或电压的能力与空间比（开关电时间与整个开关周期的比率）有关。开关电源可用于升压和降压。
中文名
DC/DC转换器
属于
开关电源芯片种类类
电荷泵；电感储能DC-DC转换器
所属学科
电气工程
DC/DC转换器的基本信息
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DC/DC是开关电源芯片。
开关电源是指通过可控开关利用电容和电感的储能特性(MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能存储在电容器（感觉）中，当开关断开时，电能释放到负载并提供能量。其输出功率或电压的能力与空间比（开关电时间与整个开关周期的比率）有关。开关电源可用于升压和降压。
我们常用的DC-DC有两种产品。一种是电荷泵。(Charge Pump)，一种是电感储能DC-DC转换器。本文详细介绍了这两种。DC/DC产品相关知识。
DC/DC转换器分类
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DC/DC 转换器是转换输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC 转换器分为三类：升压型DC/DC 转换器，降压型DC/DC 转换器和升降压型DC/DC 转换器。
DC/DC转换器原理
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输出电压通过分压电阻与基准电压进行比较，形成反馈。当输出电压降低并低于基准电压时，比较器输出翻转并触发振荡电路开始工作。用于控制振荡电路输出固定时间的脉冲MOS导管。反之亦然MOS管道将被切断。导通由振荡器控制，截止时间取决于负载。输出电压可以通过这种方式控制。
DC/DC转换器电荷泵
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电荷泵是容性储能DC-DC产品可升压、降压、反压输出。电荷泵消除了电感器和变压器的磁场和电磁干扰。
DC/DC转换器的工作原理
电荷泵通过外部快速充电(Flying Capacitor)，内部以一定频率开关，充电电容，并与输入电压一起升压（或降压）转换。最后，以恒压输出。
芯片内部有负反馈电路，以确保输出电压的稳定性，如上图所示Vout ，经R1,R2分压得到电压V2，与基准电压VREF比较，通过误差放大器A，控制充电电容的充电时间和电压，从而达到稳定值。
其输出电压可根据电池电压输入不断变化。例如，它在1.5X或1X可以在模式下运行。当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生相当于输入电压的1.输出电压为5倍。当电池电压较高时，电荷泵为1X在模式下运行时，负载电荷泵只将输入电压传输到负载中。这样，当输入电压较高时，输入电流和功率损。
DC/DC转换器倍压模式
以1.5x mode例如：电压转换分两个阶段完成。
第一阶段
第一阶段，C1和C2串联。假设C1=C2.电容充电直到电容电压等于输入电压的一半
VC1 -VC1-=VC2 -VC2-=VIN/2
第二阶段
第二阶段，C1和C并联，连接VIN和VOUT之间。
VOUT=VIN VIN/2=1.5VIN
DC/DC转换器效率
电荷泵的效率是根据电荷泵的升压模式，输入电压和输出电压所决定，如果是以2倍压模式进行升压，那么它的效率为Vout/2Vin。输入电压越小，效率越高。
DC/DC转换器电荷泵应用
在我们的设计中，电荷泵经常被用作白光LED驱动通常用于手机并联LCD背光驱动芯片。串联背光驱动芯片应选择电感式DC/DC，因为它对电压要求很高。
DC/DC转换器电荷泵的要点
在选择电荷泵时，应考虑以下因素：
· 静态电流小，省电多；
· 输入电压低，尽可能利用电池的潜力；
· 噪音小，不干扰手机整体电路；
· 功能集成度高，提高单位面积使用效率，使手机设计更小；
· 输出调节能力充足，电荷泵不会因工作满负荷而发热；
· 包装尺寸小是手持产品的一般要求；成本低，包括周围电路少PCB板面积小，布线少而简单；
· 控制端关闭，电荷泵可长时间待机关闭，使供电电流消耗近0。
DC/DC转换器电感式
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它是一种转换器，通过电感连续储能/放电，最终实现稳定电压/电流输出。根据输出电压与输入电压的比较，可分为boost(输出电压远高于输入电压)和buck(输出电压低于输入电压)。拓扑结构不同。
Boost一般用于lcd串联背光驱动和oled驱动，一般使用十几伏的输出电压。
Buck 用于多媒体协处理器的核电压。
DC/DC转换器的工作原理
上图中降压转换器最基本的电路是使用MOSFET当开关关闭时，将能量储存在电感器中并产生电流。当开关断开时，储存的电感器能量通过二极管输出到负载中。输出电压值与空比（开关开启时间与整个开关周期之间的比 ）有关。
DC/DC转换器整流二极管
二极管必须具有与输出电压相等或更大的反向额定电压。其平均额定电流必须远远大于预期的最大负载电流。其正向电压降必须非常低，以避免二极管导通过程中的过度损此外，因为MOSFET在高频开关模式下工作，需要二极管从导通状态到非导通状态快速恢复。反应越快，DC/DC效率越高。
肖特基二极管(而非传统的超快速二极管)具有较低的正压降和极好的反向恢复特性。
DC/DC转换器同步整流技术
通态电阻极低的专用功率同步整流MOSFET，替代整流二极管以减少整流损失的新技术。它可以大大提高DC/DC变换器的效率MOSFET属于电压控制装置，导通时伏安特性呈线性关系。MOSFET做整流器时，要求栅极电压与被整流电压的相位保持同步，才能完成整流功能，因此称为同步整流。
当输出电压降低时，二极管的正电压影响非常重要，这将降低转换器的效率。物理特性的极限使二极管的正电压难以降低到0.3V下面。相反，通过增加硅片的尺寸或并行连接分离器来减少MOSFET的导通电阻RDS(ON)。因此，在给定电流下使用一个MOSFET替代二极管可获得比二极管小得多的电压降。
在同步降压转换器中，使用两个低端MOSFET替换肖特基二极管可以提高效率b)。这两个MOSFET必须以互补的模式驱动，在它们的导通间隙之间有一个小的死区时间(dead time)，避免同时导通。FET由于电流从源极流到漏极，在第三象限下工作。
DC/DC转换器电感器的选择
随着开关的打开和关闭，升压电感器将经历电流纹波。一般建议纹波电流应低于平均电感电流的20%。如果电感太大，需要使用更大的电感器，如果电感太小，会导致更大的开关电流，尤其是输出电容器，这需要更大的电容器。
电感值的选择取决于预期的纹波电流。如等式1所示，较高VIN或VOUT也会增加纹波电流。当然，电感器必须能够处理峰值开关电流，而不会导致磁芯饱和（意味着电感损失）。
可以从公式中得出：
(1) 开关频率越高，所需电感值可降低；
(2) 增加电感值可以减少纹波电流和磁芯磁滞损失。但随着电感值的增加，电感尺寸也相应增加，电流变化速度也减慢。
为避免电感饱和，额定电流值应为转换器最大输出电流值与电感纹波电流之和。
直流电阻的电感(RDC)，根据所用材料或贴片电感器的结构类型，在室温条件下可通过简单的电阻测量获得。RDC线圈影响线圈温度升高的尺寸。因此，应避免长时间超过电流额定值。
线圈的总损耗包括RDC与频率相关的（磁滞损耗、涡流损耗）、导体（高频电流位移）、相邻绕组磁场损耗（相邻效应）、辐射损耗。
将上述所有损耗组合在一起，形成串联损耗电阻(Rs)。损耗电阻主要用于定义电感器的质量。然而，我们无法用数学方法来确定Rs，阻抗分析仪通常用于在整个频率范围内测量电感器。
电感线圈电抗(XL)与总电阻(Rs)之比称为品质因素Q，参见公式(2)。质量因素被定义为电感器的质量参数。电感器作为储能元件的损耗越高，质量越低。
质量-频率图可以帮助选择针对特定应用程序的最佳电感器结构。如测量结果图2所示，损小(Q最高值)的工作范围被定义为延伸到质量拐点。如果电感器使用频率更高，损失会急剧增加(Q降低)。
设计良好的电感器效率很小。不同的磁芯材料和形状可以相应地改变电感器的大小/电流、价格/电流关系。用铁氧体材料制成的屏蔽电感器尺寸辐射太多能量。选择哪种电感器通常取决于价格和尺寸要求以及相应的辐射场/EMI要求。
DC/DC转换器输入电容器
因为buck输入电流跳跃，需要低ESR输入电容，实现最佳输入电压滤波。输入电容值必须足够大，以稳定重载时的输入电压。如果用陶瓷输出电容器，电容器RMS应波电容范围应满足应用要求。
陶瓷电容低ESR值，表现出良好的特性。与钽电容器相比，陶瓷电容器对瞬时电压不敏感。
DC/DC转换器输出电容
输出电容器的有效串联电阻(ESR)电感器值会直接影响输出纹波电压。使用电感器纹波电流((IL)输出电容器ESR输出纹波电压可简单估计。
输出电压纹波由输出电容组成ESR引起的电压值，和由输出电容冲放电引起的电压纹波之和
有些厂家的DC/DC产品的内部由补偿环路，以实现最佳的瞬态响应和环路稳定性。当然，内部补偿能够理想地支持一系列工作条件，而且能够敏感地响应输出电容器参数变化。
DC/DC转换器拓扑结构
如上图，BOOST 与 BUCK电路结构不一样, Boost 电路是电感在输入电源与升压整流管之间, 开关管接电源地. BUCK 是电感在开关管与出电源之间,续流二级管反向接开关管与电源地.