電感式DC/DC

它是通過電感不斷的儲能/放電，最后達到穩定電壓/電流輸出的轉換器。根據輸出電壓與輸入電壓的高低比較，可以分為boost(輸出電壓遠高于輸入電壓)和buck(輸出電壓低于輸入電壓)。它們的拓撲結構不同。

Boost一般用于lcd串聯背光驅動以及oled驅動，一般使用得輸出電壓在十幾伏。

Buck 用于多媒體協處理器的核電壓。

1. 工作原理(BUCK)

上圖降壓轉換器最基本的電路：是利用MOSFET開關閉合時在電感器中儲能，并產生電流。當開關斷開時，貯存的電感器能量通過二極管輸出給負載。 輸出電壓值與占空比(開關開啟時間與整個開關周期之間的比 )有關。

2. 整流二極管的選擇

該二極管必須具有與輸出電壓相等或更大的反向額定電壓。其平均額定電流必須比所期望的最大負載電流大得多。其正向電壓降必須很低，以避免二極管導通時有過大的損耗。此外，因為MOSFET工作于高頻開關模式，所以需要二極管具有從導通狀態到非導通狀態時，很快恢復。反應速度越快，DC/DC的效率越高。

肖特基二極管(而非傳統的超快速二極管)具有更低的正向電壓降和極佳的反向恢復特性。

3. 同步整流技術

同步整流是采用通態電阻極低的專用功率MOSFET，來取代整流二極管以降低整流損耗的一項新技術。它能大大提高DC/DC變換器的效率。功率MOSFET屬于電壓控制型器件，它在導通時的伏安特性呈線性關系。用功率MOSFET做整流器時，要求柵極電壓必須與被整流電壓的相位保持同步才能完成整流功能，故稱之為同步整流。

當輸出電壓降低時，二極管的正向電壓的影響很重要，它將降低轉換器的效率。物理特性的極限使二極管的正向電壓降難以降低到0.3V以下。相反，可以通過加大硅片的尺寸或并行連接分離器件來降低MOSFET的導通電阻RDS(ON)。因此，在給定的電流下，使用一個MOSFET來替代二極管可以獲得比二極管小很多的電壓降。

在同步降壓轉換器中，通過用兩個低端的MOSFET來替換肖特基二極管可以提高效率(圖1b)。這兩個MOSFET必須以互補的模式驅動，在它們的導通間隙之間有一個很小的死區時間(dead time)，以避免同時導通。同步FET工作在第三象限，因為電流從源極流到漏極。

4. 電感器的選擇

隨著開關的打開和閉合，升壓電感器會經歷電流紋波。一般建議紋波電流應低于平均電感電流的20%。電感過大將要求使用大得多的電感器，而電感太小將引起更大的開關電流，特別在輸出電容器中，而這又要求更大的電容器。

電感值的選擇取決于期望的紋波電流。如等式1所示，較高的VIN或VOUT也會增加紋波電流。電感器當然必須能夠在不造成磁芯飽和(意味著電感損失)情況下處理峰值開關電流。

由公式可以得出：

(1) 開關頻率越高，所需的電感值就可以減小;

(2) 電感值增大，可以降低紋波電流和磁芯磁滯損耗。但電感值的增大，電感尺寸也相應的增大，電流變化速度也減慢。

為了避免電感飽和，電感的額定電流值應該是轉換器最大輸出電流值與電感紋波電流之和。

電感的直流電阻(RDC)，取決于所采用的材料或貼片電感器的構造類型，在室溫條件下通過簡單的電阻測量即可獲得。RDC的大小直接影響線圈的溫度上升。因此，應當避免長時間超過電流額定值。

線圈的總耗損包括RDC中的耗損和下列與頻率相關聯的耗損分量：磁芯材料損耗(磁滯損耗、渦流損耗);趨膚效應造成的導體中的其他耗損(高頻電流位移);相鄰繞組的磁場損耗(鄰近效應);輻射損耗。

將上述所有耗損分量組合在一起構成串聯耗損電阻(Rs)。耗損電阻主要用于定義電感器的品質。然而，我們無法用數學方法確定Rs，一般采用阻抗分析儀在整個頻率范圍內對電感器進行測量。

電感線圈電抗(XL)與總電阻(Rs)之比稱為品質因素Q，參見公式(2)。品質因素被定義為電感器的品質參數。損耗越高，電感器作為儲能元件的品質就越低。

品質—頻率圖可以幫助選擇針對特定應用的最佳電感器結構。如測量結果圖2所示，可以將損耗最低(Q值最高)的工作范圍定義為一直延伸到品質拐點。如果在更高的頻率使用電感器，損耗會劇增(Q降低)。

良好設計的電感器效率降低微乎其微。不同的磁芯材料和形狀可以相應改變電感器的大小/電流和價格/電流關系。采用鐵氧體材料的屏蔽電感器尺寸較小，而且不輻射太多能量。選擇何種電感器往往取決于價格與尺寸要求以及相應的輻射場/EMI要求。

5. 輸入電容的選擇

因為buck有跳躍的輸入電流，需要低ESR的輸入電容，實現最好的輸入電壓濾波。輸入電容值必須足夠大，來穩定重負載時的輸入電壓。如果用陶瓷輸出電容，電容RMS紋波電容范圍應該滿足應用需求。

陶瓷電容具有低ESR值，表現出良好的特性。并且與鉭電容相比，陶瓷電容對瞬時電壓不敏感。

6. 輸出電容的選擇

輸出電容器的有效串聯電阻(ESR)和電感器值會直接影響輸出紋波電壓。利用電感器紋波電流((IL)和輸出電容器的ESR可以簡單地估測輸出紋波電壓。

輸出電壓紋波是由輸出電容的ESR引起的電壓值，和由輸出電容沖放電引起的電壓紋波之和

有些廠家的DC/DC產品的內部由補償環路，以實現最佳的瞬態響應和環路穩定性。當然，內部補償能夠理想地支持一系列工作條件，而且能夠敏感地響應輸出電容器參數變化。

7. BOOST 與 BUCK的拓撲結構

如上圖，BOOST 與 BUCK電路結構不一樣, Boost 電路是電感在輸入電源與升壓整流管之間, 開關管接電源地. BUCK 是電感在開關管與出電源之間,續流二級管反向接開關管與電源地.