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由于这些复杂设备中存在大量的子电路，因此需要满足不同的电压要求，这些要求与为设备供电的电池或交流电源不同。这就是 DC-DC 转换器派上用场的地方，它提供了根据要求 升压或降压的方法，如图 1 所示。

DC-DC 转换器的升压和降压能力


图 1. DC-DC 转换器的升压和降压能力。图片由 HardwareBee 提供

当电池电压因能量消耗而降低时，这也会对系统进行补偿，使系统更有效、更具成本效益和更紧凑 [1]。请继续阅读，详细了解 DC-DC 转换器的历史、它们的工作原理以及它们如何帮助构建大型系统。

DC-DC 转换器的历史

当半导体技术处于起步阶段时，通过使用振动器、升压变压器和整流器组件将其转换为交流电 （AC），将直流（DC） 电源电压转换为更高的电压。这对于低功耗应用是可行的。

然而，对于更高功率的应用，需要一个电动机来驱动合适电压的发电机。事实证明，此类流程需要花费大量时间进行设置过程，涉及高昂的成本，并且总体效率较低。

随着半导体器件和集成电路的兴起，由于元件紧凑、经济可行且易于使用，因此可以有效地设计和实施转换电路。的优势是能够使用固态开关模式转换来设计节能工艺，而不是以热量形式耗散多余能量的古老方法。

什么是电源转换器？

电源转换器是一种将一种形式的能量连续转换为另一种形式的能量的设备。有几种这样的设备，它们具有不同程度的复杂性、可靠性和性能 [2]。此外，电源转换机制可以以各种形式发生，包括机械、化学和电气过程。

对于电力电子系统中的应用，使用电气过程动态执行能量转换的转换器。通常用于此目的的组件包括开关以及电感器、电容器和变压器等无源元件。避免使用电阻器，以减少可能的功率损耗。这些组件的互连方式取决于所需的 power 转换方法。

简单的功率转换形式是将一个幅度、相位和频率的多相交流电压转换为另一个幅度、相位和频率。从这个意义上说，直流输入或输出可以被视为零相位和频率的交流电。

DC-DC 转换器是一种电子电路，可根据需要促进直流电从一个电压水平转换为另一个电压水平。该电力转换器能够在很宽的功率水平下工作，从非常低的功率（例如在电池的情况下）到非常大的功率（例如在大型高压输电系统中的情况下）。

部分 DC-DC 转换器电路成品示例如图 2 所示。DC-DC 转换器可以有效地从可能或可能不受控到恒定或可变负载的电源产生稳压，从而确保除了所需的电压电平变化外，还可以进行适当的系统调节。


图 2. DC-DC 转换器示例。图片由 XP Power 提供

根据应用的不同，转换器电路可能仅由一个开关、一个电感器和一个电容器组成，或者由于使用多个组件以特定方式集成以实现所需的功率转换，因此可能很复杂。

工作原理

DC-DC 转换器电路使用开关和其他无源元件进行高频功率转换，以消除开关噪声，从而调节输出电压。储能元件的布置取决于升压或降压要求以及手头的应用。

直流供电振荡器可用于驱动简单的二极管电容倍增器网络、飞跨电容电压转换器、二极管控制电荷泵或升压变压器以及整流器网络 [3]。这些是大多数电子 DC-DC 转换器的工作方式。

DC-DC 转换器电路工作的基本思想是电路中使用的电感器和电容器应该以某种方式形成低通滤波器网络。这有助于限度地减少或消除交流纹波或其他组件与由于开关动作而形成的输出电压可能叠加的可能性。

关键要点

电源转换器是一种将一种形式的能量连续转换为另一种形式的能量的设备。

DC-DC 转换器是一种电子电路，可根据需要促进直流电从一个电压水平转换为另一个电压水平。

DC-DC 转换器电路使用开关和其他无源元件进行高频功率转换，以消除开关噪声，从而调节输出电压。