第一個(gè) DC/DC 轉(zhuǎn)換解決方案都是低噪聲線性設(shè)計(jì)，易于使用，但有兩個(gè)主要缺點(diǎn)。首先，輸出電壓必須始終低于輸入電壓；然而，線性穩(wěn)壓器的效率非常低，并且將大部分供電功率以熱量的形式耗散。其次，根據(jù)輸入和輸出之間的電壓差，線性穩(wěn)壓器的效率可能為 60% 或更低。
　　開關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器的發(fā)明解決了這兩個(gè)問(wèn)題，但需要更復(fù)雜的設(shè)計(jì)方法。與線性設(shè)計(jì)相比，開關(guān)轉(zhuǎn)換器利用電感和電容元件的儲(chǔ)能特性以離散數(shù)據(jù)包傳輸功率。功率脈沖存儲(chǔ)在電感器的磁場(chǎng)或電容器的電場(chǎng)中?！　￠_關(guān)控制器確保在每個(gè)開關(guān)周期中僅傳輸負(fù)載所需的功率，從而使該拓?fù)浞浅８咝?。最好的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn) 97% 或更高的效率。圖 1 顯示了開關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)化框圖。

　　圖 1. 開關(guān)穩(wěn)壓器的簡(jiǎn)化框圖。圖片由博多電力系統(tǒng)提供  [PDF]
　　圖 1 中的開關(guān)功能由功率晶體管執(zhí)行，功率晶體管以受控順序在高效“開”和“關(guān)”狀態(tài)之間交替。這與線性設(shè)計(jì)中的連續(xù)操作形成對(duì)比。開關(guān)DC/DC 轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生高于或低于輸入的輸出（升壓或降壓）或反轉(zhuǎn)輸入到輸出的電壓。
　　輸出可以是穩(wěn)壓的，也可以是非穩(wěn)壓的。未經(jīng)調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換器的輸出電壓隨著負(fù)載電流或輸入電壓的變化而顯著變化。在穩(wěn)壓設(shè)計(jì)中，反饋控制環(huán)路（虛線）將輸出電壓反饋至開關(guān)模塊；這會(huì)改變開關(guān)操作，以補(bǔ)償輸出電壓與期望值的偏差，無(wú)論這些偏差是由輸入電壓的變化（例如，供電電池緩慢耗盡）還是由負(fù)載的變化引起的。
　　最簡(jiǎn)單的開關(guān)拓?fù)湓谳斎牒洼敵鲋g共享公共接地電流路徑，因此是非隔離的，電感元件是電感器。隔離轉(zhuǎn)換器在輸入和輸出之間提供電流隔離，因?yàn)樗ㄟ^(guò)變壓器的相互耦合繞組的電磁場(chǎng)傳輸功率。由于輸出與輸入電隔離，因此輸入電壓與輸出的極性相同或相反并不重要。在線性設(shè)計(jì)中，接地返回電流直接在輸入和輸出之間流動(dòng)；因此，隔離不是一種選擇，只需要三個(gè)引腳：Vin、公共地和 Vout。
　　適用于低功耗 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器拓?fù)?br>　　在電源設(shè)計(jì)中幾乎已成定局：更好的性能與更高的成本、更高的復(fù)雜性和更大的占用空間密切相關(guān)。由于小型DC/DC轉(zhuǎn)換器的用戶非?？粗鼐o湊的尺寸和成本效益，RECOM如何滿足他們對(duì)低功耗隔離DC/DC產(chǎn)品的要求？　　推挽式拓?fù)鋸V泛用于隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。這是一種產(chǎn)生更高、更低或反向電壓的低成本方法，因?yàn)樽儔浩髟褦?shù)比決定了輸出電壓關(guān)系。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率合理、電磁輻射相對(duì)較低。

　　圖 2. 具有未穩(wěn)壓輸出的推挽式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。圖片由博多電力系統(tǒng)提供  [PDF]
　　圖 2 顯示了具有未穩(wěn)壓輸出的隔離式推挽式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的框圖。為了節(jié)省空間，振蕩器和驅(qū)動(dòng)晶體管可以組合在專用的推挽變壓器驅(qū)動(dòng)器 IC 中?！　?duì)于穩(wěn)壓輸出，最簡(jiǎn)單的方法是在次級(jí)側(cè)添加一個(gè)與 +Vout 線串聯(lián)的線性穩(wěn)壓器，如圖 3 所示。這種方法實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，并且適合最低瓦數(shù)的 DC/DC 設(shè)計(jì)。RECOM RY/P 系列就是一個(gè)例子，其中線性穩(wěn)壓器提供短路保護(hù)以及穩(wěn)壓、低噪聲輸出。

　　圖 3. 具有穩(wěn)壓輸出的推挽式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。圖片由博多電力系統(tǒng)提供  [PDF]　　這種類型的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)約 65-75% 的效率。當(dāng)功率超過(guò) 1 W 或 2 W 時(shí)，效率最大化變得更加重要，需要進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)。因此，使用初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)代替次級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)。代替線性穩(wěn)壓器，在次級(jí)側(cè)對(duì)輸出電壓進(jìn)行監(jiān)控，并將其與所需電壓進(jìn)行比較，以生成誤差電壓，然后將該誤差電壓發(fā)送回初級(jí)側(cè)振蕩器控制器。這會(huì)調(diào)整開關(guān)頻率以將誤差驅(qū)動(dòng)至零。由于這是隔離設(shè)計(jì)，因此誤差信號(hào)也必須隔離。圖 4 顯示了 RECOM 額定功率為 3 W 及更高的穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換器中使用的這種方法，可實(shí)現(xiàn)約 85% 的效率。

　　圖 4. 次級(jí)側(cè)誤差信號(hào)向初級(jí)側(cè)控制器提供反饋。圖片由博多電力系統(tǒng)提供  [PDF]
　　具有更高功率輸出的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器需要更復(fù)雜的方法。線性調(diào)節(jié)器不僅以上述方式浪費(fèi)功率，而且兩個(gè)次級(jí)側(cè)二極管也是損耗源。功率二極管的正向壓降通常為 0.5V，這意味著 1A 時(shí)的功率損耗為 0.5W?！　〗鉀Q方案是用由兩個(gè) FET 和一個(gè)控制器組成的同步整流器取代二極管和線性穩(wěn)壓器。

　　圖 5. 無(wú)源整流（左）與同步整流（右）。圖片由博多電力系統(tǒng)提供  [PDF]
　　圖 5 對(duì)比了這兩種方法。FET 通過(guò)在周期的正向部分開啟并在周期的反向部分關(guān)閉來(lái)充當(dāng)整流器?？焖匍_關(guān)和約 10 mΩ 的極低導(dǎo)通電阻 RDS(ON) 相結(jié)合，使 FET 成為理想的整流器。缺點(diǎn)是它們必須主動(dòng)驅(qū)動(dòng)，因此需要額外的定時(shí)和驅(qū)動(dòng)電路來(lái)感測(cè)內(nèi)部電壓并與輸出波形同步正確地打開和關(guān)閉兩個(gè) FET。二極管是無(wú)源器件，不需要額外的電路即可運(yùn)行，但同步整流帶來(lái)的效率提高足以抵消更高輸出電流轉(zhuǎn)換器增加的成本復(fù)雜性。
　　該同步整流器用于 RECOM 的 RP20 系列 20 W DC/DC 轉(zhuǎn)換器，可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 89% 的效率。該設(shè)計(jì)還包括前面描述的隔離誤差信號(hào)。最后，圖 6 中的 RP20 可以在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn) 85-89% 的效率。
　　借鑒自大型電源設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)技術(shù)正被應(yīng)用于最低瓦數(shù)的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，從而產(chǎn)生更高的效率。由于客戶優(yōu)先級(jí)隨著功率水平的增加而變化，因此必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?。RECOM 是選擇正確設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)成本和尺寸最佳組合的領(lǐng)導(dǎo)者。