使用开关稳压器与线性稳压器进行DC-DC转换

关键的外卖

• 线性稳压器是一种更简单的稳压器，可以降低输入电压。目标是将输出设置为特定的直流电压。

• 开关调节器提供更高的效率，但它们可能更复杂，并产生开关噪声。

• 这两种类型的稳压器仍然可以组合在一起，在所需的电压和电流下提供稳定的功率输出。

这个电机控制板可以从开关调节器vs线性调节器中受益。

当大多数设计师谈论功率调节和DC-DC转换时，他们关注的是效率，谈论的是开关稳压器。当开关稳压器与线性稳压器进行比较时，这是有意义的;对于低电平电路，高效开关稳压器可用作集成电路。那么，线性稳压器在DC-DC转换领域中的位置，以及您如何将它们用于功率调节策略?

一般来说，是否使用开关稳压器与线性稳压器，或级联稳压器的组合，取决于非调节源的性质。如果你设计你的电源调节器专门适应你的电源的行为，你可以减少你的组件计数和系统的复杂性。以下是每种类型的稳压器如何在DC-DC转换中发挥作用，以及如何设计电路以适应非调节电源。

电源转换中的开关稳压器与线性稳压器

开关稳压器和线性稳压器用于各种系统，多个稳压器可以级联(即串联放置)。一旦你已经转换到一个高直流电压，它是常见的使用另一个开关式稳压器/ VRM为特定电路块提供所需的输出电压。或者，您可以在输出级上使用线性稳压器提供稳定的输出，并提供一些净空。这是放置低差稳压器的典型位置。

这种将多个调节器串联在一起的监管策略非常普遍，并且比单个调节器具有多个优势。下面显示了这个示例策略的框图。

使用开关稳压器与线性稳压器电路的功率调节和DC-DC转换策略示例。

适应交流电源

上述策略的目的是在非稳压直流和稳压直流之间转换，但它也可以与交流线输入一起使用。要做到这一点，只需在第一个开关转换器的输入端放置一个全波二极管桥。

开关变换器在输入交流电流不稳定时产生谐波畸变，降低了整流器的整体效率。因此，功率因数校正(PFC)电路被用来平滑交流电流尖峰，使输入交流电流出现带纹波的正弦。根据欧洲EMC指南要求使用PFC电路，并有助于减少来自市电的多余功率。

转换器的安排

上图中的第一级变换器通常是开关稳压器。这是因为转换器通常需要将高压信号降压到中等或低电压水平。转换器还需要配置为具有高PSRR，以便在相关频率范围内提供最大的噪声/纹波抑制。

上述策略中的输出变换器可以是开关稳压器或线性稳压器，具体取决于确切的功率要求、第一级变换器中的任何控制机制以及非调节源的行为。

在纹波噪声方面，线性稳压器倾向于在更宽的频率范围内提供纹波抑制，这使得它们对于抑制来自上游稳压器的宽带噪声非常有用。这就是在上述策略中经常在输出上使用线性稳压器的原因之一。

线性稳压器的类型通常用于输出是一个LDO稳压器。只要输入电压高于稳压器的净空，这些稳压器使用运放将稳压器的输出设置为所需的电平。输出端也可以使用开关稳压器，这同样取决于所需的降压水平，以及输入到最终稳压器的信号是否会变化，以及它是否包括控制电路。

典型的LDO稳压器电路。该电路可用于功率调节器的输出级，以补偿输入功率电平的下降。

开关稳压器与线性稳压器的比较

由于第一个变换器通常在输入电压中提供较大的降压，因此最好在此阶段使用开关稳压器。这是因为开关稳压器非常高效，如下表所示。这三个开关稳压器的常用拓扑是巴克(降压)升压(升压)或降压升压(通过调整PWM信号的占空比进行配置)。如上所述，最后的调节器阶段可以是线性调节器或LDO调节器。

下面的流程图显示了一种典型的功率调节策略，其中LDO用于功率转换器的输出。开关变换器降压非调节输入并抑制低频纹波。第二个开关转换器将输出刚好高于LDO的净空的电压，LDO将输出所需的电压电平。

典型的LDO稳压器电路。该电路可用于功率调节器的输出级，以补偿输入功率电平的下降。

第二稳压器上的反馈电路可以补偿输入电压水平的任何上游变化。在这种情况下，当电压输出低于选定的电平时，反馈电路增加第二个稳压器中的PWM占空比，以补偿稳压器输出上的任何电压下降。当非调节源可能来自电池、机电逆变器或其他输入范围变化较大的源时，这种情况很常见。

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