[導讀]DCDC概念DCDC的意思是直流變（到）直流（不同直流電源值的轉換），只要符合這個定義都可以叫DCDC轉換器.具體表示的是將某一電壓等級的直流電源變換其他電壓等級直流電源的裝置。DC/DC按電壓等級變換關系分升壓電源和降壓電源兩類，按輸入輸出關系分隔離電源和無隔離電源兩類。一般應...
DCDC的意思是直流變（到）直流（不同直流電源值的轉換），只要符合這個定義都可以叫DCDC轉換器.具體表示的是將某一電壓等級的直流電源變換其他電壓等級直流電源的裝置。DC/DC按電壓等級變換關系分升壓電源和降壓電源兩類，按輸入輸出關系分隔離電源和無隔離電源兩類。? ? ? 一般產品中降壓DCDC和LDO應用比較多，我們能看到的電子產品中都有它的身影，LDO我們下篇介紹；有些特殊產品或場合會用到升壓DCDC，比如有些車載產品，或者有高壓直流器件等；綜合來說，這類器件廣泛應用于郵電、通信、電力、煤礦、航空航天、軍工、監(jiān)控系統(tǒng)、鐵路信號、醫(yī)療設備、儀器儀表、顯示屏、自動化控制、有線電視等領域。
一般建議實際使用功率是dc-dc電源芯片額定功率的30～80%為宜，也就是降額70%使用，這個功率范圍內dc-dc電源芯片各方面性能發(fā)揮都比較充分而且穩(wěn)定可靠。負載太輕造成資源浪費，太重則對溫升、可靠性等不利。所有dc-dc電源芯片均有一定的過載能力，但是仍不建議長時間工作在過載條件下，畢竟這是一種短時應急之計。
dc-dc電源芯片的封裝形式多種多樣，符合國際標準的也有，非標準的也有，就同一公司產品而言，相同功率產品有不同封裝，相同封裝有不同功率，那么怎么選擇封裝形式呢？主要有三個方面：
一般而言工作頻率越高，輸出紋波噪聲就更小，電源動態(tài)響應也更好，但是對元器件特別是磁性材料的要求也越高，成本會有增加，所以dc/dc電源芯片開關頻率多為在300kHz以下，甚至有的只有100kHz左右，這樣就難以滿足負載變條件下動態(tài)響應的要求，因此高要求場合應用要考慮采用高開關頻率的產品。近幾年也有工作頻率為1MHz或者3MHz的產品，應對產品日益提升的要求。另外一方面當dc-dc電源芯片開關頻率接近信號工作頻率時容易引起差拍振蕩，選用時也要考慮到這一點。
有關統(tǒng)計數據表明，dcdc電源芯片在預期有效時間內失效的主要原因是外部故障條件下?lián)p壞。而正常使用失效的機率是很低的。因此延長壽命、提高系統(tǒng)可靠性的重要一環(huán)是選擇保護功能完善的產品，即在電源外部電路出現(xiàn)故障時模塊電源能夠自動進入保護狀態(tài)而不至于永久失效，外部故障消失后應能自動恢復正常。電源設計的保護功能應至少包括輸入過壓、欠壓、軟啟動保護；輸出過壓、過流、短路保護，大功率產品還應有過溫保護等。
根據公式 ，其中Pin、Pout、P耗分別為模塊電源輸入、輸出功率和自身功率損耗。由此可以看出，輸出功率一定條件下，模塊損耗P耗越小，則效率越高，溫升就低，壽命更長。除了滿載正常損耗外，還有兩個損耗值得注意：空載損耗和短路損耗（輸出短路時模塊電源損耗），因為這兩個損耗越小，表明模塊效率越高，特別是短路未能及時采取措施的情況下，可能持續(xù)較長時間，短路損耗越小則因此失效的機率也大大減小。當然損耗越小也更符合節(jié)能的要求。在設計電源模塊的時候，第一時間要把該電源IC的datasheet資料下載好，查看里面的說明；說明部分都會對外圍器件參數的選擇給出詳細的講解和計算的公式，有些廠商還會給出參考BOM；每做一款新的DCDC芯片，都要對所有參數的計算過程進行詳細的了解，以及實際的計算；原理部分這樣做就好了；PCB部分的要點在于以下幾個方面：1、一般DCDC電源布局先找到主電流流向，先布置主電流一般為“一”或者“L”型2、電感靠近輸出（SW）位置，外置肖特基二極管放置在（SW）附近3、反饋采樣點（電壓取樣點）應該在濾波電容之后，這樣紋波會盡量減小 ，反饋路徑盡量短；4、濾波電容位置應根據電流的流向布置LAYOUT方面一般要考慮好3個回路。下圖兩個回路是電流回路，PCB上要將他們的面積做到最小，否則電源質量，以及干擾會比較大；?另外一個是高頻回路，高頻回路不好的話會產生很強的EMC干擾 ；?? ??以SEPIC電路為例在開關管Q1導通和斷開的兩個狀態(tài)中，L1和L2上的電流都是一個漸變的過程，所以L1和L2不是電路中的高頻部分。Q1自己通過的電流變化是一個高頻變化的量。二極管D1是一個高頻變化的量，當Q1導通時，D1上的電流瞬間變?yōu)?。所以電路中的高頻部分就是Q1和D1，但是這還不完整，我們得看看高頻部分的完整回路。上圖畫出了BUCK、BOOST、SEPIC的高頻回路。其中SEPIC電路中高頻回路是由Q1、Cs、D1、Cout組成，所以在布局的時候把這四個元器件盡量擺放的近一點，讓它們首尾相連，使得整個電流回路面積盡量小，這樣對外產生的干擾就會小。BUCK、BOOST電路也是一樣的，使高頻回路的面積盡量小即可減少干擾。另外，在設計Layout時盡量單面布局，讓DC-DC的背面有一個完整的地平面。
dcdc電源芯片除了最基本的電壓轉換性能外，還常常需要考慮以下幾個方面的參數：
1． 額定功率
一般建議實際使用功率是dc-dc電源芯片額定功率的30～80%為宜，也就是降額70%使用，這個功率范圍內dc-dc電源芯片各方面性能發(fā)揮都比較充分而且穩(wěn)定可靠。負載太輕造成資源浪費，太重則對溫升、可靠性等不利。所有dc-dc電源芯片均有一定的過載能力，但是仍不建議長時間工作在過載條件下，畢竟這是一種短時應急之計。
2．封裝形式
dc-dc電源芯片的封裝形式多種多樣，符合國際標準的也有，非標準的也有，就同一公司產品而言，相同功率產品有不同封裝，相同封裝有不同功率，那么怎么選擇封裝形式呢？主要有三個方面：
3．溫度范圍與降額使用
一般廠家的dcdc電源芯片都有幾個溫度范圍產品可供選用：商品級、工業(yè)級、軍用級等，在選擇dc-dc電源芯片時一定要考慮實際需要的工作溫度范圍，因為溫度等級不同材料和制造工藝不同價格就相差很大，選擇不當還會影響使用，因此不得不慎重考慮?？梢杂袃煞N選擇方法：一是根據使用功率和封裝形式選擇，如果在體積（封裝形式）一定的條件下實際使用功率已經接近額定功率，那么模塊標稱的溫度范圍就必須嚴格滿足實際需要甚至略有裕量。二是根據溫度范圍來選，如果由于成本考慮選擇了較小溫度范圍的產品，但有時也有溫度逼近極限的情況，怎么辦？最常用的方法就是降額使用。即選擇功率或封裝更大一些的產品，這樣“大馬拉小車”，溫升要低一些，能夠從一定程度上緩解這一矛盾?？傊催x擇寬溫度范圍的產品，功率利用更充分，封裝也更小一些，但價格較高；要么選擇一般溫度范圍產品，價格低一些，功率裕量和封裝形式就得大一些，所以很多時候需要工程師進行折衷考慮。
4．工作頻率
一般而言工作頻率越高，輸出紋波噪聲就更小，電源動態(tài)響應也更好，但是對元器件特別是磁性材料的要求也越高，成本會有增加，所以dc/dc電源芯片開關頻率多為在300kHz以下，甚至有的只有100kHz左右，這樣就難以滿足負載變條件下動態(tài)響應的要求，因此高要求場合應用要考慮采用高開關頻率的產品。近幾年也有工作頻率為1MHz或者3MHz的產品，應對產品日益提升的要求。另外一方面當dc-dc電源芯片開關頻率接近信號工作頻率時容易引起差拍振蕩，選用時也要考慮到這一點。
5．故障保護功能
有關統(tǒng)計數據表明，dcdc電源芯片在預期有效時間內失效的主要原因是外部故障條件下?lián)p壞。而正常使用失效的機率是很低的。因此延長壽命、提高系統(tǒng)可靠性的重要一環(huán)是選擇保護功能完善的產品，即在電源外部電路出現(xiàn)故障時模塊電源能夠自動進入保護狀態(tài)而不至于永久失效，外部故障消失后應能自動恢復正常。電源設計的保護功能應至少包括輸入過壓、欠壓、軟啟動保護；輸出過壓、過流、短路保護，大功率產品還應有過溫保護等。
6．功耗和效率
根據公式 ，其中Pin、Pout、P耗分別為模塊電源輸入、輸出功率和自身功率損耗。由此可以看出，輸出功率一定條件下，模塊損耗P耗越小，則效率越高，溫升就低，壽命更長。除了滿載正常損耗外，還有兩個損耗值得注意：空載損耗和短路損耗（輸出短路時模塊電源損耗），因為這兩個損耗越小，表明模塊效率越高，特別是短路未能及時采取措施的情況下，可能持續(xù)較長時間，短路損耗越小則因此失效的機率也大大減小。當然損耗越小也更符合節(jié)能的要求。在設計電源模塊的時候，第一時間要把該電源IC的datasheet資料下載好，查看里面的說明；說明部分都會對外圍器件參數的選擇給出詳細的講解和計算的公式，有些廠商還會給出參考BOM；每做一款新的DCDC芯片，都要對所有參數的計算過程進行詳細的了解，以及實際的計算；原理部分這樣做就好了；PCB部分的要點在于以下幾個方面：1、一般DCDC電源布局先找到主電流流向，先布置主電流一般為“一”或者“L”型2、電感靠近輸出（SW）位置，外置肖特基二極管放置在（SW）附近3、反饋采樣點（電壓取樣點）應該在濾波電容之后，這樣紋波會盡量減小 ，反饋路徑盡量短；4、濾波電容位置應根據電流的流向布置LAYOUT方面一般要考慮好3個回路。下圖兩個回路是電流回路，PCB上要將他們的面積做到最小，否則電源質量，以及干擾會比較大；?另外一個是高頻回路，高頻回路不好的話會產生很強的EMC干擾 ；?? ??以SEPIC電路為例在開關管Q1導通和斷開的兩個狀態(tài)中，L1和L2上的電流都是一個漸變的過程，所以L1和L2不是電路中的高頻部分。Q1自己通過的電流變化是一個高頻變化的量。二極管D1是一個高頻變化的量，當Q1導通時，D1上的電流瞬間變?yōu)?。所以電路中的高頻部分就是Q1和D1，但是這還不完整，我們得看看高頻部分的完整回路。上圖畫出了BUCK、BOOST、SEPIC的高頻回路。其中SEPIC電路中高頻回路是由Q1、Cs、D1、Cout組成，所以在布局的時候把這四個元器件盡量擺放的近一點，讓它們首尾相連，使得整個電流回路面積盡量小，這樣對外產生的干擾就會小。BUCK、BOOST電路也是一樣的，使高頻回路的面積盡量小即可減少干擾。另外，在設計Layout時盡量單面布局，讓DC-DC的背面有一個完整的地平面。
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