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DC/DC

开关稳压器的基础

图 29

图 29

开始电源设计时,如果大概的规格已定,其次便是进入选择开关稳压器或线性稳压器的作业。为满足要求规格虽然有的情况必须选择其一,不过两者皆可的例子也不少。此时,须以各自的特征和优缺点为主进行探讨。图29为开关稳压器的优点和缺点,而图30则试着与线性稳压器做总比较。

最大的优点,是可以自由转换。虽然降压最常被利用,不过也可从电池等低电压升压、使其从正电压反转来制作负电压、或3.3V般输入跨越输出电压时也可从锂离子二次电池(例:4.2V~2.8V)升压。

其次,是效率高。虽然也视种类而定,不过最大效率可达95%左右。但是,开关稳压器的效率因负载电流的大小而变。基本上,负载电流变小时效率会大幅度下滑。对此,近年待机功耗降低要求日趋严格,成了开关稳压器的课题。

缺点在于加入电容器等能动零件、二极管或晶体管等半导体零件后需要磁性零件、零件数本身增加且设计复杂。近年来开关电源用IC由于必要电路的集成化升高,可简单调整的技巧进步,故比以前更能简单设计电源。尽管如此,比线性稳压器复杂是不争的事实。此外,由于进行开关工作,因此会出现相关噪声或纹波。噪声多的话应用上便难以使用也是事实之一。此外,是否合乎EMI(电磁干扰)限制等也须花工时评估。

最后,在成本方面,如果只单纯谈论IC单体或构造零件的话,无论如何都比线性稳压器来得高。但是,线性稳压器如果也伴随散热板的话也将考虑面积或体积,因此欲处理的功率变大时,开关的总成本有时就会比较便宜。在设计上,详细探讨各优缺点后选择符合目的的方式是一大关键要点。

图 30:与线性稳压器的比较

图 30:与线性稳压器的比较

关键要点:

・开关稳压器虽然最大好处在于效率佳,不过如果不详细了解坏处后再使用的话将会遭遇到各种问题。