DC-DC變換器(亦稱直流-直流轉(zhuǎn)換器，英文：DC-DC Converter)是一種通過半導(dǎo)體開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)直流電壓變換的電源管理裝置，主要應(yīng)用于電力電子、通信設(shè)備、汽車電子及工業(yè)控制等領(lǐng)域。其核心功能包括升壓、降壓、極性轉(zhuǎn)換及電壓穩(wěn)定，適配電池、市電等多種供電系統(tǒng)。該裝置由控制芯片、開關(guān)元件(MOSFET/IGBT)、儲能電感及濾波電容構(gòu)成，采用脈寬調(diào)制(PWM)或脈沖頻率調(diào)制(PFM)技術(shù)調(diào)節(jié)輸出電壓。根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為降壓型(Buck)、升壓型(Boost)、升降壓型(Buck-Boost)及隔離式四大類別，兼具高效率(70%-95%)、小型化與多重電路保護(hù)特性 [1-2]。典型應(yīng)用涵蓋電動汽車高壓電源轉(zhuǎn)換、便攜設(shè)備供電及可再生能源系統(tǒng)電壓匹配，技術(shù)發(fā)展聚焦高頻化、集成化與智能化方向。DC-DC變換器(DC-DC converter)是指在直流電路中將一個電壓值的電能變?yōu)榱硪粋€電壓值的電能的裝置。

DC-DC是一種新研制的小型化電源開關(guān)模塊，它是采用微電子技術(shù)，把小型表面安裝集成電路與微型電子元器件組裝成一體而構(gòu)成。DC-DC電源模塊的使用有利于簡化電源電路設(shè)計縮短研制周期，實(shí)現(xiàn)最佳指標(biāo)等，可廣泛應(yīng)用于各類數(shù)字儀表和智能儀器中。DC-DC電源模塊廣泛用于電力電子、軍工、科研、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、儀器儀表、交換設(shè)備、接入設(shè)備、移動通訊、路由器等通信領(lǐng)域和工業(yè)控制、汽車電子、航空航天等領(lǐng)域。由于采用模塊組建電源系統(tǒng)具有設(shè)計周期短、可靠性高、系統(tǒng)升級容易等特點(diǎn)，電源模塊的應(yīng)用越來越廣泛。尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣，電源模塊的增幅已經(jīng)超出了一次電源。隨著半導(dǎo)體工藝、封裝技術(shù)和高頻軟開關(guān)的大量使用，電源模塊功率密度越來越大，轉(zhuǎn)換效率越來越高，應(yīng)用也越來越簡單。DC/DC轉(zhuǎn)換器是開關(guān)電源芯片，指利用電容、電感的儲能的特性，通過可控開關(guān)(MOSFET等)進(jìn)行高頻開關(guān)的動作，將輸入的電能儲存在電容(感)里，當(dāng)開關(guān)斷開時，電能再釋放給負(fù)載，提供能量。其輸出的功率或電壓的能力與占空比(由開關(guān)導(dǎo)通時間與整個開關(guān)的周期的比值)有關(guān)。開關(guān)電源可以用于升壓和降壓。

Buck電路屬于非隔離的直流變換器，在開關(guān)電源中廣泛應(yīng)用，BUCK電路是一種基于電感儲能原理的DC-DC變換器，其涉及到物理中的電磁感應(yīng)和電能轉(zhuǎn)換的基本原理。在BUCK電路中，通過控制輸入占空比可變的PWM波切換開關(guān)管的導(dǎo)通和斷開狀態(tài)，將輸入電源提供的直流電壓轉(zhuǎn)換為可調(diào)的低電壓輸出，從而滿足不同電路的供電需求。具體來說，BUCK電路中的電感在導(dǎo)通狀態(tài)下，將電流通過電感中心核心的磁場轉(zhuǎn)化為磁能，并將磁能存儲在電感中。而在斷開狀態(tài)下，由于電感的自感作用，磁場會產(chǎn)生電壓，將電磁能轉(zhuǎn)化為電能，并通過輸出端向負(fù)載供電。因此，通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通和斷開狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了電能在電容和電感之間的周期性轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)，最終輸出穩(wěn)定的直流電壓。

此外，BUCK電路中的電容起到平滑輸出電壓的作用，通過在開關(guān)管導(dǎo)通狀態(tài)下儲存電能，在斷開狀態(tài)下釋放電能，平滑輸出電壓波動。同時，為了確保穩(wěn)定輸出電壓，BUCK電路通常采用負(fù)反饋控制，通過對輸出電壓進(jìn)行采樣，反饋給微控制器，然后微控制器調(diào)節(jié)輸出的PWM波的占空比，控制開關(guān)管的導(dǎo)通時間和斷開時間，使得輸出電壓保持在預(yù)定范圍內(nèi)。此外，BUCK電路中的電容起到平滑輸出電壓的作用，通過在開關(guān)管導(dǎo)通狀態(tài)下儲存電能，在斷開狀態(tài)下釋放電能，平滑輸出電壓波動。同時，為了確保穩(wěn)定輸出電壓，BUCK電路通常采用負(fù)反饋控制，通過對輸出電壓進(jìn)行采樣，反饋給微控制器，然后微控制器調(diào)節(jié)輸出的PWM波的占空比，控制開關(guān)管的導(dǎo)通時間和斷開時間，使得輸出電壓保持在預(yù)定范圍內(nèi)。

DC/DC降壓電源是一種通過高頻開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的電源管理裝置，核心功能是將輸入直流電壓轉(zhuǎn)換為更低電壓的直流輸出。其工作原理基于開關(guān)電源技術(shù)，通過控制開關(guān)元件(如MOSFET)的導(dǎo)通與斷開時間(占空比)來調(diào)節(jié)輸出電壓。 ?12核心原理DC/DC降壓電源通過高頻開關(guān)動作(如MOSFET導(dǎo)通與斷開)實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時，輸入電壓通過電感向負(fù)載供電并給電容充電;斷開時，電感通過二極管繼續(xù)向負(fù)載供電，同時電容釋放能量。通過調(diào)節(jié)開關(guān)的占空比，可控制輸出電壓。 ?13關(guān)鍵特性

高效率?：效率可達(dá)70%-95%，適用于電動汽車、便攜設(shè)備等場景。 ?2?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?：包括降壓型(Buck)、隔離式等類型，支持多種應(yīng)用需求。 ?24?反饋機(jī)制?：采用負(fù)反饋調(diào)節(jié)技術(shù)，實(shí)時監(jiān)測輸出電壓并調(diào)整占空比，確保電壓穩(wěn)定。 ?3應(yīng)用場景?電動汽車?：將動力電池的高壓轉(zhuǎn)換為低壓系統(tǒng)所需的電壓。 ?25?便攜設(shè)備?：如手機(jī)、筆記本電腦等，實(shí)現(xiàn)電池電壓適配。 ?2?工業(yè)控制?：用于精密儀器供電。

DC/DC驅(qū)動電源的工作原理主要包括以下幾個步驟：輸入直流電壓通過開關(guān)電源器件轉(zhuǎn)換成脈沖電壓。脈沖電壓通過濾波電路平滑處理，得到穩(wěn)定的輸出電壓?？刂苹芈繁O(jiān)測輸出電壓并與設(shè)定值比較，通過調(diào)節(jié)開關(guān)頻率和占空比，使輸出電壓保持在設(shè)定范圍內(nèi)。DC/DC驅(qū)動電源相比線性穩(wěn)壓電源等傳統(tǒng)電源具有諸多優(yōu)勢：高效率：由于采用開關(guān)調(diào)節(jié)方式，能量傳輸更有效，電源轉(zhuǎn)換效率更高。穩(wěn)定性：控制回路實(shí)時監(jiān)測輸出電壓，保持輸出電壓穩(wěn)定性。靈活性：可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)升壓、降壓、反向輸出等各種電壓轉(zhuǎn)換功能。適應(yīng)性強(qiáng)：適用于各種電子設(shè)備和系統(tǒng)，提供靈活的電源支持。

DC/DC驅(qū)動電源在電子領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，主要包括但不限于以下幾個方面：通信設(shè)備：在無線通信基站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等中，提供穩(wěn)定的電源支持。工業(yè)控制：用于各種工業(yè)控制設(shè)備、傳感器等，確保設(shè)備正常運(yùn)行。汽車電子：在汽車電子系統(tǒng)中，如車載充電器、車載娛樂系統(tǒng)等，提供電源轉(zhuǎn)換功能。新能源領(lǐng)域：在太陽能、風(fēng)能等新能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換和能量傳輸。