2種降壓型DC-DC變換器的工作原理

• 來源：宇芯電子 更新時間：2025-10-13 16:40:41點擊：6次

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  2種降壓型DC-DC變換器的工作原理

   

   

  在電子電路領域，降壓型DC-DC 變換器是實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換、滿足不同電子設備電壓需求的重要元件。相關(guān)技術(shù)人員對非同步和同步降壓型 DC-DC 變換器的工作原理進行了詳細介紹。

   

  非同步降壓型DC-DC 變換器

   

  非同步降壓型DC-DC 變換器是一種常見的電壓轉(zhuǎn)換電路，其基本組成部分包括功率管（絕緣柵雙極型晶體管 IGBT）、二極管、片外電感、輸出電容和負載電阻等。在這個電路中，功率管 Mp 和二極管 D 交替導通，實現(xiàn)電壓的降壓轉(zhuǎn)換。

   

  

   

  圖1 非同步降壓型 DC-DC 變換器

   

  當功率管Mp 導通時，VSW = VIN，此時二極管 D 反偏截止，無電流通過。此時，拓撲結(jié)構(gòu)等效如圖 2 所示。

   

  

   

  圖2 非同步降壓型 DC-DC 變換器等效圖（Mp 導通）

   

  從圖2 可以看出，電感電流在導通時間內(nèi)以恒定的斜率上升。根據(jù)電路原理，電感電流的上升量可以通過公式計算得出。

  

   電感電流上升量計算公式

   

  當功率管Mp 關(guān)斷時，由于電感電流的連續(xù)性，二極管 D 會導通，拓撲結(jié)構(gòu)等效如圖 3 所示。

   

  

   

  圖3 非同步降壓型 DC-DC 變換器等效圖（Mp 關(guān)斷）

   

  在忽略二極管上的非理想壓降的情況下，電感兩端的電壓可以確定。功率管關(guān)斷的時間內(nèi)，電感電流以恒定的斜率下降，其下降量也可以通過相應公式計算。

   

  電感兩端電壓計算公式

   

  電感電流下降量計算公式

   

  在CCM（連續(xù)導通模式）下，變換器終工作在穩(wěn)定狀態(tài)，此時電感電流下降量和上升量相等。通過這個關(guān)系，我們可以得到輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系。

   

  電感電流下降量和上升量相等公式

   

  輸出電壓與輸入電壓關(guān)系公式

   

  同步降壓型DC-DC 變換器

   

  在實際應用中，非同步降壓型DC-DC 變換器中輸入電壓和輸出電壓之間的關(guān)系需要考慮二極管的壓降。二極管的壓降會引入功率損耗，降低整體的效率。為了解決這個問題，人們采用 NMOS 功率管代替二極管 D，形成了同步降壓型 DC-DC 變換器。

   

  

   

  圖4 同步降壓型 DC-DC 變換器

   

  功率管的漏源電壓比二極管壓降小得多，基本上可以忽略不計。這樣一來，同步降壓型DC-DC 變換器的輸入輸出電壓關(guān)系更接近于理想情況，大大提高了電路的效率。

   

  綜上所述，非同步和同步降壓型DC-DC 變換器各有特點。非同步降壓型 DC-DC 變換器結(jié)構(gòu)相對簡單，但存在二極管壓降帶來的功率損耗問題；而同步降壓型 DC-DC 變換器通過采用 NMOS 功率管，有效降低了功率損耗，提高了效率。在實際電路設計中，我們需要根據(jù)具體的應用需求和性能要求，選擇合適的降壓型 DC-DC 變換器。

  
  

  
  

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