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直流转直流转换器DC-DC产品設計

設計DC/DC轉換器需要計算許多元件的參數，需要深思熟慮地選擇控制器晶片。

它們對線路板的佈置、元件的寄生參數都非常敏感，因此，整個設計過程比較複

雜。

一些電子技術教科書論述了有關的控制理論、環路補償技術，詳細地介紹了

分析方法，DC/DC轉換器的資料手冊還給出了一些具體的計算公式以及有關線路

板佈置的要求。但是，關於使用積體電路的DC/DC轉換器的整個設計過程，這方

面的論述甚少。本文總結了有關電源設計成功與失敗的經驗，供初次設計DC/DC

轉換器的設計人員參考。

選擇控制器

如何選擇DC/DC轉換器晶片？這主要取決於設計任務。如果輸入電壓始終高

於輸出電壓，那麽選擇降壓轉換電路；如果輸入電壓始終低於輸出電壓，則選擇

升壓轉換電路；

如果輸入電壓的變化範圍覆蓋了輸出電壓（輸入電壓既高於、又低於輸出電

壓），則應當選擇升降壓電路。

通常下，輸出電流低於2A時，選擇內部有功率開關的DC/DC轉換器，較新

的轉換器可以輸出5A的電流，這種能力可能還會增加。

選擇內部有功率開關的DC/DC轉換器可以簡化設計、降低成本。

需要驅動外部功率開關的DC/DC轉換器稱爲控制器，控制器對外部功率開關

的驅動能力決定了DC/DC轉換器的效率，大多數控制器都會給出其最大驅動能

力。

最流行的控制方案是脈寬調製（PWM）。PWM轉換器在很寬的負載範圍內開關

頻率保持恒定，這樣可以消除開關雜訊對系統的影響。另外一種控制方案是脈衝

頻率調製（PFM）。PFM轉換器簡單易用，適合於靜態電流較低的應用。

現有DC/DC轉換器的開關頻率從20KHz到1MHz，一些老産品的工作頻率低

於100KHz，它們的轉換效率較低，應儘量避免選用這些産品。開關頻率越高，

外部元器件越小，適合對體積有嚴格要求的應用。否則應該選擇對系統其他元器

件不産生干擾的開關頻率。

最後還要仔細閱讀器件的必威体育精装版手冊，瀏覽供應商的網頁，查詢有關它們應用

的文章，這些資料中包括典型應用電路和計算公式等

利用試算表和設計公式進行計算

DC/DC轉換器手冊應該列出了設計人員需要的計算公式，有些手冊列出了不

同工作模式下的計算公式，仔細閱讀手冊確保使用正確的設計公式，在此基礎上

最好的計算工具是試算表，或者是應用程式如MathCAD。

試算表可以起到事半功倍的作用，下面以MAX1742爲例子說明如何進行計

算。

MAX1742是一個內含功率開關的降壓控制器，在資料手冊的“設計過程”中

給出了一些設計公式，我們假設輸入是恒定的5V，輸出是3.3V，輸出電流是

500mA，工作頻率是500KHz。

首先在試算表（圖1）中輸入所有參數的名。

圖1在試算表中輸入所有參數的名稱

這些參數可能包括：最大輸入電壓（VINMAX），最低輸入電壓（VINMIN），輸

出電壓（VOUT），輸出電流（IOUT）及頻率（FREQUENCY）等等。表1是通過計算

所得到的元器件值。

VINmaxVINminVOUTIOUTFrequency

553.30.550kHz

FirstCalculateRTOFF

VPMOSVNMOStOFFRTOFF

45mV35mV673ns66.3kW

ChoosethevalueforLIR,thencalculateLandIPEAK

LIR_INITLIPEAK

30%14.8uH575mA

Nexttheoutputcapacitorparametersarecalculated

IRIPPLEESR_MINCOUT_MIN

529.6mA0.22W6.73uF

Soft-startCalculations

tSSCSS

100ms0.22uF

表1元器件的計算值

選擇元器件

根據表1中的元器件計算值，與資料手冊中的推薦值相比較，確保選用適當

的元器件。如