【導讀】通過使用開關穩(wěn)壓器，可以有效減少電路發(fā)熱以節(jié)約能耗。此外，開關穩(wěn)壓器有助于減小散熱器尺寸，從而可以制作出更緊湊的電路以及發(fā)熱量更少的電源電路。
目錄
? 使用開關穩(wěn)壓器制作DCDC轉換器
? 開關穩(wěn)壓器IC比預想中更易于使用
? 開關穩(wěn)壓器的優(yōu)點
? 制作DCDC轉換器電路
? 正確使用三端穩(wěn)壓器和開關IC
? 總結
使用開關穩(wěn)壓器制作DCDC轉換器
開關穩(wěn)壓器IC是一種電源IC，可從某一直流電壓中獲取所需電壓，用于控制 開關式DCDC轉換器。
還有一種電路是使用齊納二極管或三端穩(wěn)壓器從某一高壓中產(chǎn)生所需電壓（同步降壓）。但是如果需要幾安培的大電流量，則需要一個開關穩(wěn)壓器來進行降壓。
開關穩(wěn)壓器IC比預想中更易于使用
開關穩(wěn)壓器IC ROHM BD9E301如圖所示。SOP8封裝主要用于外形封裝，但也可以通過轉換板用在通用板上
開關穩(wěn)壓器的優(yōu)點
在電源電路中使用開關穩(wěn)壓器的優(yōu)點是“高效”。
如果您要使用開關穩(wěn)壓器，那么需要一些外部組件。與三端穩(wěn)壓器不同，使用開關穩(wěn)壓器時，除了IC和電容還需要其他組件，這可能會讓人感覺電路連接會比較困難。
如果您了解開關穩(wěn)壓器的工作原理，可能會覺得“是不是得附加各種振蕩器和線圈？”其實，現(xiàn)如今開關IC的大部分功能都內(nèi)置在IC中，所以需要的外部零件很少，電路設計也省時省力。
降壓電路有多種降壓方式，但使用開關穩(wěn)壓器可以實現(xiàn)80-95%的高轉換效率。其他方法（使用三端穩(wěn)壓器）效率通常為50%左右或者更低，從而導致浪費功耗以及發(fā)熱量過多。
將大負載連接到降壓電路時，可以通過使用開關穩(wěn)壓器來創(chuàng)建產(chǎn)生較少熱量的節(jié)能電路。
參考鏈接：開關穩(wěn)壓器|電子小百科
https://www.rohm.co.jp/electronics-basics/dc-dc-converters/dcdc_what5
制作DCDC轉換器電路
現(xiàn)在，我們使用開關穩(wěn)壓器IC來制作DCDC轉換器。
我們將使用一個DCDC轉換器，它可以將12V電源的輸入轉換為5V / 2A的輸出。使用該輸出規(guī)格，您還可以移動USB設備，為自己的設備提供USB充電功能。
ROHM的BD9E301用于開關穩(wěn)壓器IC。由于該IC內(nèi)置FET，所以可支持高達2.5A的輸出，并且具有使用外部電阻自由調(diào)節(jié)輸出電壓的功能，可支持7V~36V的大范圍輸入電壓。
BD9E301的技術規(guī)格書摘錄。開關穩(wěn)壓器的技術規(guī)格書中描述了電路設計示例，因此請參考該內(nèi)容制作電路。
來源：7.0V-36V輸入，2.5A MOSFET內(nèi)置型1ch同步整流降壓DC/DC轉換器—BD9E301EFJ-LB (E2) | ROHM Co., Ltd.
除了基本規(guī)格外，開關穩(wěn)壓器技術規(guī)格書還包含電路設計和圖形布局示例，因此我們一邊參考技術規(guī)格書一邊開始制作電路。
放置在轉換板上的開關穩(wěn)壓器IC，安裝于通用板上
由于BD9E301是一種表面貼裝IC，所以通用板上需要使用轉換板。使用轉換板時，可能會產(chǎn)生散熱量不足的問題而導致故障，因此使用時要注意電流量和發(fā)熱情況。
一邊查看技術規(guī)格書中的應用電路，一邊將電子元件焊接到板上。輸出電壓由R1 和R2的分壓電阻之比來決定，因此我們將R1設置為12kΩ，將R2設置為3kΩ，其他元件使用與技術規(guī)格書相同的設置。
由于開關電源是一種以高頻率重復進行ON/OFF動作的電路，所以該器件應盡量靠近IC安裝，以免布線距離過長。從某種意義上來說，電路布局是開關穩(wěn)壓器的關鍵所在。
由于技術規(guī)格書中包含關于布局的說明，我們將一邊參考器件的位置一邊制作電路。
完成的DCDC轉換器背面。DIP部件安裝在表面上，表面安裝型線圈安裝在焊接表面上。需要安裝的部件很少，使用開關穩(wěn)壓器的DCDC轉換器可以由一個電阻、幾個電容和一個線圈制作而成。
當12V電壓施加到所完成的電路時，輸出電壓為5V。電路中的反饋機制可以使輸出電壓保持不變，因此即使外部電壓發(fā)生波動，電路也始終輸出5V。該開關穩(wěn)壓器IC最高可輸出（電源電壓x 0.7）V，因此理論上來說，即使電源電壓降至7.2V也能正常工作。
我們已經(jīng)制作出了一個5V / 2A電源電路，現(xiàn)在將一個USB端子連接到輸出部分，來為USB設備供電。
如果您將USB端子連接到自己的5V DCDC轉換器，就可以為USB設備充電。上圖是為iPad充電的圖片。讓人意外的是，發(fā)熱量很小，因此電池可以穩(wěn)定充電。
如您所見，僅使用開關IC就可以輕松制作出5V輸出電源電路。您可以在制作電路時嘗試添加USB充電等附加功能，也許會很有趣。
在將開關電源商業(yè)化時存在很多問題，包括需要符合PCB布局和EMI（電磁干擾）規(guī)定，但是就電路設計本身來說，僅通過使用開關穩(wěn)壓器IC就可以輕松完成電路制作。
三端穩(wěn)壓器和開關IC的正確使用
就像前文所說的那樣，最近的開關IC由于外部零件很少，電路設計用的材料很多，所以安裝開關降壓電路變得很容易。
在實際電源電路設計中，您可能會想知道應該使用開關穩(wěn)壓器還是三端穩(wěn)壓器。
開關穩(wěn)壓器因其效率高而具有吸引力，但是在某些應用場景中其優(yōu)勢可能無法得到充分發(fā)揮：比如只使用了一個微型計算機和幾個LED但電流很高時。
在只有幾毫安的電路中，即使提高了效率，其實用優(yōu)勢也可能不復存在。
此外，開關電源的效率隨著負載電流的降低而降低（相反，這時候三端穩(wěn)壓器的效率更高），而缺點——例如包含了大量部件和噪聲波紋——會變得更加突出。在這種情況下，就總成本來說，使用三端穩(wěn)壓器具有更大優(yōu)勢。
總的來說，不要認為“開關穩(wěn)壓器更好，因為它們效率更高！”我們應該根據(jù)功耗和電路尺寸來選擇合適的方法。
開關穩(wěn)壓器和線性穩(wěn)壓器之間的區(qū)別。兩種穩(wěn)壓器各有優(yōu)缺點，必須根據(jù)實際情況來對其進行選擇。三端穩(wěn)壓器屬于線性穩(wěn)壓器。
來源：線性穩(wěn)壓器的優(yōu)缺點比較 | Tech Web
https://techweb.rohm.co.jp/knowledge/dcdc/s-dcdc/02-s-dcdc/88
總結
當您聽到“開關穩(wěn)壓器”這個詞時，最初可能會覺得“難以制作”，但實際使用的時候會發(fā)現(xiàn)并沒有想象中那么復雜。并且，您還可以輕松地制作出高效的電源電路。
如果學會了使用開關穩(wěn)壓器，您就可以對電路電壓進行控制了——例如，除了降壓之外，還可以進行升壓、反相和升降壓，如此一來，您就可以擴大電路設計的范圍。
設計開關電源真正困難的部分是如何進行圖形布局來放置零部件以及如何處理EMI以符合各國法規(guī)。而對您來說，很容易能夠完成制作，所以即使在電氣工程中，使用開關穩(wěn)壓器也是一個不錯的選擇。
我們使用了表面貼裝型開關穩(wěn)壓器，但也有可用于通用板的DIP形IC和內(nèi)置線圈的開關穩(wěn)壓器，因此即使在電器工程中，開關IC也非常易于使用。此外，最新產(chǎn)品中有一種內(nèi)置了FET的類型，可以輸出7A~8A電流。
如果您正在制作帶有三端穩(wěn)壓器和大型散熱器的電源電路，或者您正在通過連接DCDC轉換器模塊來制作小器件，那么何不嘗試使用開關穩(wěn)壓器IC來進行電路設計呢？
文章來源于DevicePlus.com英語網(wǎng)站的翻譯稿。
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