理論與實踐總是相得益彰才完美，當然嵌入式程序設計與實際電源係統設計也要統一才能做出高效優質的DCDC直流轉換電源。有時候搞嵌入式的工程師們往往把單片機、ARM、DSP
、FPGAgaodedexinyingshou，eryidanjinxingxitongsheji
，daolegeidianyuanxitonggongdian，suiranyenengrangqijingxinshejidechengxuyunxingqilai，danduiyuxinshoulaishuo
，youshikenengxiaolvdixia，wangwanghaiyougongdiandianliubuzuhuoguodayinqizheyangnayangdewenti
，benwenshidajinlvqingsonggaodingDCDC電源轉換電路設計。

 

 

DC/DC電源電路又稱為DC/DC轉換電路
，其主要功能就是進行輸入輸出電壓轉換。一般我們把輸入電源電壓在72V以內的電壓變換過程稱為DC/DC轉換。常見的電源主要分為車載與通訊係列和通用工業與消費係列，前者的使用的電壓一般為48V、36V、24V等，後者使用的電源電壓一般在24V以下。不同應用領域規律不同，如PC中常用的是12V、5V

、3.3V，模擬電路電源常用5V 15V，數字電路常用3.3V等，現在的FPGA、DSP還用2V以下的電壓，諸如1.8V、1.5V、1.2V等。在通信係統中也稱二次電源，它是由一次電源或直流電池組提供一個直流輸入電壓，經DC/DC變換以後在輸出端獲一個或幾個直流電壓。

 

 

DC/DC轉換電路主要分為以下三大類：

 

①穩壓管穩壓電路。②線性 (模擬)穩壓電路。③開關型穩壓電路

 

 

wenyaguanwenyadianludianlujiegoujiandan，danshidaifuzainenglicha，shuchugonglvxiao

，yibanzhiweixinpiantigongjizhundianya
，buzuodianyuanshiyong。bijiaochangyongdeshibinglianxingwenyadianlu。xuanzewenyaguanshiyibankeanxiashushizigusuan：(1)Uz=Vout
；(2)Izmax=(1.5-3)ILmax；(3)Vin=(2-3)Voutzhezhongdianlujiegoujiandan，keyiyizhishurudianyaderaodong
，danyouyushoudaowenyaguanzuidagongzuodianliuxianzhi，tongshishuchudianyayoubunengrenyitiaojie，yincigaidianlushiyingyushuchudianyabuxutiaojie，fuzaidianliuxiao，yaoqiubugaodechanghe，gaidianluchangyongzuoduigongdiandianyayaoqiubugaodexinpiangongdian。

 

穩壓電路的另一種形式，有些芯片對供電電壓要求比較高
，例如AD DA芯片的基準電壓等，這時常用的一些電壓基準芯片如TL431、MC1403，REF02等。TL431是最常用基準源芯片，有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準電壓源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref(2.5V)到36V範圍內的任何值。

 

chuanlianxingwenyadianlushuzhiliuwenyadianyuanzhongdeyizhong，qishishizaisanduanwenyaqichuxianzhiqianbijiaochangyongdezhiliugongdianfangfa
，zaisanduanwenyaqichuxianzhiqian
，chuanlianwenyaqitongchangyouOP放大器和穩壓二極管構成誤差檢測電路

，一般電路中OP放大器的反向輸入端子與輸出電壓的檢測信號相連
，正向輸入端子與基準電壓Vref相連，Vs=Vout*R2/(R1+R2)。由於放大信號ΔVs為負值，控製晶體管的基級電壓下降
，因此輸出電壓減小在正常情況下，必有Vref=Vs=Vout*R2/(R1+R2)，調整R1

，R2之zhi比bi可ke設she定ding所suo需xu要yao的de輸shu出chu電dian壓ya值zhi。其qi實shi負fu載zai大da小xiao可ke以yi把ba三san極ji管guan換huan成cheng達da林lin頓dun管guan等deng等deng，這zhe種zhong串chuan聯lian型xing穩wen壓ya電dian路lu做zuo組zu成cheng的de直zhi流liu穩wen壓ya電dian源yuan處chu理li不bu當dang
，極ji易yi產chan生sheng振zhen蕩dang。現xian在zai沒mei有you一yi定ding模mo擬ni功gong底di的de工gong程cheng師shi
，一yi般ban現xian在zai不bu用yong這zhe種zhong方fang法fa

，而er是shi直zhi接jie采cai用yong集ji成cheng的de三san端duan穩wen壓ya電dian路lu，進jin行xingDC/DC轉換電路的使用。

 

 

線性穩壓電路設計方案主要以三端集成穩壓器為主。三端穩壓器，主要有兩種：

 

一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩壓器
，三端穩壓器的通用產品有78係列(正電源)和79係列(負電源)
，輸出電壓由具體型號中的後麵兩個數字代表，有5V
，6V，8V
，9V，12V，15V，18V
，24V等檔次。輸出電流以78(或79)後麵加字母來區分。L表示0.1A，M表示0.5A，無字母表示1.5A，如78L05表求5V 0.1A。

 

另一種輸出電壓是可調的線性穩壓電路
，稱為可調輸出三端穩壓器
，這類芯片代表是是LM317(正輸出)和LM337(負輸出)係列。其最大輸入輸出極限差值在40V，輸出電壓為1.2V-35V(-1.2V--35V)連續可調，輸出電流為0.5-1.5A，輸出端與調整端之間電壓在1.25V，調整端靜態電流為50uA。

 

qijibenyuanlixiangtong，juncaiyongchuanlianxingwenyadianlu。zaixianxingjichengwenyaqizhong

，youyusanduanwenyaqizhiyousangeyinchuduanzi，juyouwaijieyuanjianshao
，shiyongfangbian，xingnengwending
，jiagediliandengyoudian

，yinerdedaoguangfanyingyong。

 

上麵所述的幾種DCDCzhuanhuandianludoushuyuchuanlianfankuishiwenyadianlu，zaicizhonggongzuomoshizhongjichengwenyaqizhongtiaozhengguangongzuozaixianxingfangdazhuangtai，yincidangfuzaidianliudashi
，sunhaobijiaoda
，jizhuanhuanxiaolvbugao。yincishiyongjichengwenyaqidedianyuandianlugonglvdoubuhuihenda，yibanzhiyou2-3W，這種設計方案僅適合於小功率電源電路。

 

采用開關電源芯片設計的DCDC轉換電路轉化效率高
，適用於較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應用，常用的分為非隔離式的開關電源與隔離式的開關電源電路。

 

DCDC轉換開關型穩壓電路設計方案
，采用開關電源芯片設計的DCDC轉(zhuan)換(huan)電(dian)路(lu)轉(zhuan)化(hua)效(xiao)率(lv)高(gao)，適(shi)用(yong)於(yu)較(jiao)大(da)功(gong)率(lv)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)。目(mu)前(qian)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)
，常(chang)用(yong)的(de)分(fen)為(wei)非(fei)隔(ge)離(li)式(shi)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)與(yu)隔(ge)離(li)式(shi)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)。當(dang)然(ran)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)基(ji)本(ben)的(de)拓(tuo)撲(pu)包(bao)括(kuo)降(jiang)壓(ya)型(xing)、升壓型、升降壓型及反激、正激、橋式變化等等。

 

 

DC-DC開關轉換集成電路芯片，這類芯片的使用方法與第六條中的LM317非常相似，這裏用L4960舉例說明，一般是先使用50Hz電源變壓器進行AC-AC變換
，將～220V降至開關電源集成轉換芯片輸入電壓範圍比如1.2～34V
，由L4960進行DC-DC變換，這時輸出電壓的變化範圍下可調至5V，上調至40V，最大輸出電流可達2.5A(還可以接大功率開關管進行擴流)
，並且內設完善的保護功能

，如過流保護、過熱保護等。盡管L4960的使用方法與LM317差不多
，但開關電源的L4960與線性電源的LM317相比，效率不可同曰而語
，L4960最大可輸出100W的功率(Pmax=40V*2.5A=100W)，但本身最多隻消耗7W，所以散熱器很小
，製作容易。與L4960類似的還有L296，其基本參數與L4960相同
，隻是最大輸出電流可高達4A，且具有更多的保護功能，封裝形式也不一樣。這樣的芯片比較多，比如
，LM2576係列，TPS54350，LTC3770等等。一般在使用這些芯片時，廠家都會詳細的使用說明和典型電路供參考。

 

常用的隔離DC/DC轉換主要分為三大類：1.反激式變換。2.正激式變換。3.橋式變換

 

常用的單端反激式DC/DC變換電路，這類隔離的控製芯片型號也不少。控製芯片典型代表是常用的UC3842係列。這種是高性能固定頻率電流的控製器，主要用於隔離AC/DC、DC/DC轉換電路。其主要應用原理是：電路由主電路、控製電路、啟動電路和反饋電路4 部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。主(zhu)電(dian)路(lu)采(cai)用(yong)單(dan)端(duan)反(fan)激(ji)式(shi)拓(tuo)撲(pu)，它(ta)是(shi)升(sheng)降(jiang)壓(ya)斬(zhan)波(bo)電(dian)路(lu)演(yan)變(bian)後(hou)加(jia)隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)構(gou)成(cheng)的(de)，該(gai)電(dian)路(lu)具(ju)有(you)結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan)
，效(xiao)率(lv)高(gao)，輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)寬(kuan)等(deng)優(you)點(dian)。控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)是(shi)整(zheng)個(ge)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)核(he)心(xin)，控(kong)製(zhi)的(de)好(hao)壞(huai)直(zhi)接(jie)決(jue)定(ding)了(le)電(dian)源(yuan)整(zheng)體(ti)性(xing)能(neng)。這(zhe)個(ge)電(dian)路(lu)采(cai)用(yong)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)型(xing)雙(shuang)環(huan)控(kong)製(zhi)
，即(ji)在(zai)電(dian)壓(ya)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)加(jia)入(ru)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)反(fan)饋(kui)控(kong)製(zhi)。這(zhe)類(lei)方(fang)案(an)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)及(ji)MOS管guan可ke以yi把ba功gong率lv做zuo的de很hen大da，與yu前qian麵mian幾ji種zhong設she計ji方fang案an相xiang比bi電dian路lu結jie構gou複fu雜za，元yuan器qi件jian參can數shu確que定ding比bi較jiao困kun難nan
，開kai發fa成cheng本ben較jiao高gao，因yin此ci需xu要yao此ci方fang案an時shi可ke以yi優you先xian選xuan擇ze市shi麵mian上shang比bi較jiao廉lian價jia的deDC/DC隔離模塊。

 

很多微處理器和數字信號處理器(DSP)都需要內核電源和一個輸入/輸出(I/O)電源，這些電源在啟動時必須排序。設計師們必須考慮在加電和斷電操作時內核和I/O電(dian)壓(ya)源(yuan)的(de)相(xiang)對(dui)電(dian)壓(ya)和(he)時(shi)序(xu)，以(yi)符(fu)合(he)製(zhi)造(zao)商(shang)規(gui)定(ding)的(de)性(xing)能(neng)規(gui)格(ge)。如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)正(zheng)確(que)的(de)電(dian)源(yuan)排(pai)序(xu)，就(jiu)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)閉(bi)鎖(suo)或(huo)過(guo)高(gao)的(de)電(dian)流(liu)消(xiao)耗(hao)，這(zhe)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)I/O端口或存儲器、可編程邏輯器件(PLD)
、現場可編程門陣列(FPGA)或數據轉換器等支持器件的I/O端口損壞。為了確保內核電壓正確偏置之前不驅動I/O負載
，內核電源和I/O電源跟蹤是必需的。現在有專門的電源模塊公司量身定做 一(yi)些(xie)專(zhuan)用(yong)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)，主(zhu)要(yao)是(shi)那(na)些(xie)對(dui)除(chu)去(qu)常(chang)規(gui)電(dian)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)以(yi)外(wai)，對(dui)其(qi)體(ti)積(ji)小(xiao)
，功(gong)率(lv)密(mi)度(du)高(gao)，轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)高(gao)，發(fa)熱(re)少(shao)，平(ping)均(jun)無(wu)故(gu)障(zhang)工(gong)作(zuo)時(shi)間(jian)長(chang)，可(ke)靠(kao)性(xing)好(hao)
，更(geng)低(di)成(cheng)本(ben)更(geng)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)DC/DC電源模塊。這些模塊結合了實現即插即用(plug-and-play)解決方案所需的大部分或全部組件，可以取代多達40個不同的組件。這樣就簡化了集成並加速了設計
，同時可減少電源管理部分的占板空間。

 

最傳統和最常見的非隔離式DC/DC電源模塊仍是單列直插(SiP)封裝。這些開放框架的解決方案的確在減少設計複雜性方麵取得了進展。然而，最簡單的是在印刷電路板上使用標準封裝的組件。

 

 

最後一條也是最重要的一條，文中我們主要大致介紹了DCDC電源轉換的穩壓管穩壓
、線性(模擬)穩壓、DCDC開關型穩壓三種電路模式的幾種常用的設計方法方案。①需要注意的是穩壓管穩壓電路不能做電源使用，隻能用於沒有功率要求的芯片供電；②線性穩壓電路電路結構簡單
，但由於轉化效率低，因此隻能用於小功率穩壓電源中
；③開關型穩壓電路轉化效率高，可以應用在大功率場合
，但其局限性在電路結構相對複雜(尤其是大功率電路)，不利於小型化。因此在設計過程中，可根據實際需要選擇合適的設計方案。