本章作為AC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計篇的第2彈，介紹非隔離型降壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計案例。在AC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計篇，首先以“AC/DC PWM方式反激式轉(zhuǎn)換器設(shè)計手法”為題，就隔離型反激式AC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計進行了相關(guān)說明。本章將對不使用變壓器的AC/DC降壓轉(zhuǎn)換器的電路工作和設(shè)計案例進行解說。

當然，AC/DC轉(zhuǎn)換器并非全部是隔離型的。事實上，還有許多應(yīng)用是無需絕緣的，因不使用變壓器而具有尺寸、重量、成本方面的優(yōu)勢。為便于理解，先看一個電路示例。一般被稱為“降壓(Buck)轉(zhuǎn)換器”的降壓型轉(zhuǎn)換器，也被稱為“二極管整流”或“非同步整流”。概念上與DC/DC轉(zhuǎn)換器的降壓轉(zhuǎn)換器相同。

下面列出了本章的概要。計劃先回顧一下降壓轉(zhuǎn)換器的基本工作，然后使用上述電路示例從元器件選型方法到布局設(shè)計進行解說。

AC/DC非隔離型降壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計案例概要

何謂降壓轉(zhuǎn)換器-基本工作及不連續(xù)模式和續(xù)模式

電源IC的選擇和設(shè)計案例

主要元器件的選型

輸入電容器：輸入電容器C1與VCC用電容器C2

電感L1

電流檢測電阻R1

輸出電容器C5

輸出整流二極管D4

EMI對策

實裝PCB板布局與總結(jié)

關(guān)鍵要點:

?非隔離型AC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計解說

?被稱為二極管整流或非同步整流方式的降壓轉(zhuǎn)換器的電路示例一、正確理解DC/DC轉(zhuǎn)換器

DC/DC轉(zhuǎn)換器為轉(zhuǎn)變輸入電壓后有效輸出固定電壓的電壓轉(zhuǎn)換 器。DC/DC轉(zhuǎn)換器分為三類：升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器、降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器以及升降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)需求可采用三類控制。PWM控制型效 率高并具有良好的輸出電壓紋波和噪聲。PFM控制型即使長時間使用，尤其小負載時具有耗電小的優(yōu)點。PWM/PFM轉(zhuǎn)換型小負載時實行PFM控制，且在重 負載時自動轉(zhuǎn)換到PWM控制。目前DC-DC轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于手機、MP3、數(shù)碼相機、便攜式媒體播放器等產(chǎn)品中。在電路類型分類上屬于斬波電路。

二、DC/DC轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計原理

DC- DC就是直流-直流變換，一般有升壓(BOOST)、降壓(BUCK型)兩種。降壓式DC/DC變換器的輸出電流較大，多為數(shù)百毫安至幾安，因此適用于輸 出電流較大的場合。降壓式DC/DC變換器基本工作原理電路如下圖所示。VT1為開關(guān)管，當VT1導(dǎo)通時，輸入電壓Vi通過電感L1向負載RL供電，與此 同時也向電容C2充電。在這個過程中，電容C2及電感L1中儲存能量。當VT1截止時，由儲存在電感L1中的能量繼續(xù)向RL供電，當輸出電壓要下降時，電 容C2中的能量也向RL放電，維持輸出電壓不變。二極管VD1為續(xù)流二極管，以便構(gòu)成電路回路。輸出的電壓Vo經(jīng)R1和R2組成的分壓器分壓，把輸出電壓 的信號反饋至控制電路，由控制電路來控制開關(guān)管的導(dǎo)通及截止時間，使輸出電壓保持不變。

三、DC-DC電路設(shè)計要考慮以下條件：

1.外部輸入電源電壓的范圍，輸出電流的大小。

2.DC-DC輸出的電壓，電流，系統(tǒng)的功率最大值。

四、選擇PWM IC要考慮的要點有：

1.PWM IC的最大輸入電壓。

2.PWM開關(guān)的頻率，這一點的選擇關(guān)系到系統(tǒng)的效率。對儲能電感，電容的大小的選擇也有一定影響。

3.MOS管的所能夠承受的最大額定電流及其額定功率，如果DC-DC IC內(nèi)部自帶MOS,只需要考慮IC輸出的額定電流。

4.MOS的開關(guān)電壓Vgs大小及最大承受電壓。

五、電感、二極管、電容的選擇

1.電感量：大小選擇主要由開關(guān)頻率決定，大小會影響電源紋波;額定電流，電感的內(nèi)阻選擇由系統(tǒng)功耗決定。

2.二極管：通常都用肖特基二極管。選擇時要考濾反向電壓，前向電流，一般情況反向電壓為輸入電源電壓的二倍，前向電流為輸出電流的兩倍。

3.電容：電容的選擇基于開關(guān)的頻率，系統(tǒng)紋波的要求及輸出電壓的要求。容量和電容內(nèi)部的等效電阻決定紋波大小(當然和電感也有關(guān))。

六、如何得到一個電源紋波相對較小、對系統(tǒng)其他電路干擾相對較小，而且相對穩(wěn)定可靠的DC-DC電路，需要對以上電路的原理做如下修改：

1.輸入部分：電源輸入端需要加電感電容濾波。目的：由于MOS管的開關(guān)及電感在瞬間的變化會造成輸入電源的波動，尤其是在系統(tǒng)耗電波動較大時，影響更為明顯。

2.輸出部分：

(1)假定C2的選擇的100uF是正確的，我們想得到更小的紋波，可以將100uF的電容改成兩顆47uF的電容(基于相同類型的電容);如果100uF電容采用的是鋁電解，可以在原來的基礎(chǔ)上加一顆10uF的磁片電容或鉭電容。

(2)在輸出端再加一顆電容和一顆電容對原來的電源做一個LC濾波，會得到一個紋波更小的電源。

總之，DC-DC轉(zhuǎn)換器為整個系統(tǒng)中的各個電路供電。只有掌握DC/DC轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計的技巧，把所有要考慮的因素考慮全面，才能提高系統(tǒng)的整體性能，達到各個電路的性能效果的體現(xiàn)。