DC-DC升压/降压转换器概述
DC-DC转换器是电子设备中实现电压变换的核心组件，广泛应用于便携式设备、工业控制、太阳能系统和电动汽车等领域。根据输入与输出电压的关系，可分为升压（Boost）、降压（Buck）及升降压（Buck-Boost）三种基本类型。其中，升压转换器用于将较低的输入电压提升至较高的输出电压，而降压转换器则相反，将高电压降至所需低电压。
升压转换器的工作机制
升压转换器通过电感储能与开关控制实现电压提升。当开关导通时，电流流过电感并储存能量；当开关断开时，电感释放能量，使输出电压高于输入电压。典型应用包括LED驱动、电池供电设备中的电压提升等。
降压转换器的工作原理
降压转换器利用脉宽调制（PWM）技术控制开关管的导通与关断时间，调节输出电压。其核心优势在于高效率与小体积，适用于处理器供电、内存模块供电等对电源稳定性要求高的场景。
DC-DC转换器效率影响因素分析
- 开关损耗：高频开关导致功率器件（如MOSFET）频繁导通与关断，产生热量，降低整体效率。
- 导通损耗：电感和开关器件的电阻在电流流过时产生焦耳热，尤其在大电流负载下显著。
- 磁芯损耗：变压器或电感铁芯在交变磁场中产生的涡流和磁滞损耗，随频率升高而增加。
- 静态电流：即使无负载，芯片内部电路仍消耗一定电流，影响轻载效率。
提升效率的关键设计策略
为了提高DC-DC升压/降压转换器的效率，可采用以下方法：
- 选用低导通电阻（Rds(on)）的MOSFET以减少导通损耗。
- 优化电感选型，使用低直流电阻（DCR）和高饱和电流的电感。
- 采用自适应频率控制或突发模式（PFM）以改善轻载效率。
- 合理布局PCB，减少寄生电阻与电容带来的额外损耗。
实际应用案例：智能手机电源管理
现代智能手机集成了多个电压域，如1.8V、3.3V、5V等，依赖高效的DC-DC转换器进行电压分配。例如，一颗典型的降压转换器（如TI的TPS62740）可在90%以上的效率下提供高达2A的输出电流，同时支持动态电压调节（DVS），有效延长电池续航。
