十一條金律！搞定DC/DC電源轉換方案設計

　　第六條、 線性(模擬)集成穩壓電路常用設計方案

　　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系列(正電源)和79系列(負電源)，輸出電壓由具體型號中的后面兩個數字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等檔次。輸出電流以78(或79)后面加字母來區分。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)系列。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。

　　其基本原理相同，均采用串聯型穩壓電路。在線性集成穩壓器中，由于三端穩壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩定，價格低廉等優點，因而得到廣泛應用。

　　第七條 、DCDC轉換開關型穩壓電路設計方案

　　上面所述的幾種DCDC轉換電路都屬于串聯反饋式穩壓電路，在此種工作模式中集成穩壓器中調整管工作在線性放大狀態，因此當負載電流大時，損耗比較大，即轉換效率不高。因此使用集成穩壓器的電源電路功率都不會很大，一般只有2-3W，這種設計方案僅適合于小功率電源電路。

　　采用開關電源芯片設計的DCDC轉換電路轉化效率高，適用于較大功率電源電路。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轉換電路轉化效率高，適用于較大功率電源電路。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。當然開關電源基本的拓撲包括降壓型、升壓型、升降壓型及反激、正激、橋式變化等等。

　　非隔離式DCDC開關轉換電路設計方案。

　　隔離式DCDC開關轉換電路設計方案。

　　第八條、 非隔離式DCDC開關轉換集成電路芯片電路設計方案

　　DCDC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，這里用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范圍比如1.2～34V，由L4960進行DC-DC變換，這時輸出電壓的變化范圍下可調至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)，并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)，但本身最多只消耗7W，所以散熱器很小，制作容易。與L4960類似的還有L296，其基本參數與L4960相同，只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系列，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。

　　第九條 、隔離的DCDC開關電源模塊電路設計方案

　　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，這類隔離的控制芯片型號也不少。控制芯片典型代表是常用的UC3842系列。這種是高性能固定頻率電流的控制器，主要用于隔離AC/DC、DC/DC轉換電路。其主要應用原理是：電路由主電路、控制電路、啟動電路和反饋電路4 部分組成。主電路采用單端反激式 拓撲，它是升降壓斬波電路演變后加隔離變壓器構成的，該電路具有結構簡單， 效率高， 輸入電壓范圍寬等優點。 控制電路是整個開關電源的核心，控制的好壞直接決定了電源整體性能。這個電路采用峰值電流型雙環控制，即在電壓閉環控制系統中加入峰值電流反饋控制。 這類方案選擇合適的變壓器及MOS管可以把功率做的很大，與前面幾種設計方案相比電路結構復雜，元器件參數確定比較困難，開發成本較高，因此需要此方案時可以優先選擇市面上比較廉價的DC/DC隔離模塊。

　　第十條、 DCDC開關集成電源模塊方案

　　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電壓源的相對電壓和時序，以符合制造商規定的性能規格。如果沒有正確的電源排序，就可能出現閉鎖或過高的電流消耗，這可能導致微處理器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 一些專用的開關電源模塊，主要是那些對除去常規電性能指標以外，對其體積小，功率密度高，轉換效率高，發熱少，平均無故障工作時間長，可靠性好，更低成本更高性能的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。這樣就簡化了集成并加速了設計，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復雜性方面取得了進展。然而，最 簡單的是在印刷電路板上使用標準封裝的組件。

　　第十一條、DCDC電源轉換方案的選擇注意事項

　　本條金律也是本文的總結，很重要。本文這里主要大致介紹了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，只能用于沒有功率要求的芯片供電;②線性穩壓電路電路結構簡單，但由于轉化效率低，因此只能用于小功率穩壓電源中;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復雜(尤其是大功率電路)，不利于小型化。因此在設計過程中，可根據實際需要選擇合適的設計方案。