利用電容、電感的儲能的特性，通過可控開關(MOSFET等)進行高頻開關的動作，將輸入的電能儲存在電容(感)里，當開關斷開時，電能再釋放給負載，提供能量就是開關電源。其輸出的功率或電壓的能力與占空比(由開關導通時間與整個開關的周期的比值)有關。開關電源可以用于升壓和降壓。

(相關資料圖)

DC-DC轉換器是利用MOSFET開關閉合時在電感器中儲能，并產生電流。當開關斷開時，貯存的電感器能量通過二極管輸出給負載。如下圖所示：

（三種典型的DC-DC變換器框圖）

所示三種變換器的工作原理都是先儲存能量，然后以受控方式釋放能量，從而得到所需要的輸出電壓。對某一工作來講，最佳的開關式DC-DC變換器是可以用最小的安裝成本滿足系統總體需要的。

這可以通過一組描述開關式DC-DC變換器性能的參數來衡量，它們包括：高效率、小的安裝尺寸、小的靜態電流、較小的工作電壓、低噪聲、高功能集成度、足夠的輸出電壓調節能力、低安裝成本。

工作效率

①電感式DC-DC變換器：電池供電的電感式DC-DC變換器的轉換效率為80%~85%，其損耗主要來自外部二極管和調制器開關。

②無電壓調節的電荷泵：為基本電荷泵(如TC7660H)。它具有很高的功率轉換效率(一般超過90%)，這是因為電荷泵的損耗主要來自電容器的ESR和內部開關管的導通電阻(RDS-ON)，而這兩者都可以做得很低。

③帶電壓調節的電荷泵：它是在基本電荷泵的輸出之后增加了低壓差的線性調節器。雖然提供了電壓調節，但其效率卻由于后端調節器的功耗而下降。為達到最高的效率，電荷泵的輸出電壓應當與后端調節器調節后的電壓盡可能接近。

最佳選擇是：無電壓調節式電荷泵(在不需要嚴格的輸出調節的應用中)，或帶電壓調節式電荷泵(如果后端調節器兩端的壓差足夠小)。

靜態電流

①電感式DC-DC變換器：頻率調制(PFM)電感式DC-DC變換器是靜態電流最小的開關式DC-DC變換器，通過頻率調制進行電壓調節可在小負載電流下使供電電流最小。

②無電壓調節的電荷泵：電荷泵的靜態電流與工作頻率成比例。多數新型電荷泵工作在150kHz以上的頻率，從而可使用1μF甚至更小的電容。為克服因此帶來的靜態電流大的問題，一些電荷泵具有關閉輸入引腳，以在長時間閑置的情況下關閉電荷泵，從而將供電電流降至接近零。

③帶電壓調節的電荷泵：后端電壓調節器增加了靜態電流，因此帶電壓調節的電荷泵在靜態電流方面比基本電荷泵要差。

最佳選擇是：電感式DC-DC變換器，特別是頻率調制(PFM)開關式。

最小工作電壓

①電感式DC-DC變換器：電池供電專用電感式DC-DC變換器(如TC16)可在低至1V甚至更低的電壓下啟動工作，因此非常適合用于單節電池供電的電子設備。

②無電壓調節的電荷泵/帶電壓調節的電荷泵：多數電荷泵的最小工作電壓為1.5V或更高，因此適合于至少有兩節電池的應用。

最佳選擇是：電感式DC-DC變換器。

產生的噪聲

①電感式DC-DC變換器：電感式DC-DC變換器是電源噪聲和開關輻射噪聲(EMI)的來源。寬帶PFM電感式DC-DC變換器會在寬頻帶內產生噪聲。可采取提高電感式DC-DC變換器的工作頻率，使其產生的噪聲落在系統的頻帶之外。

②無電壓調節的電荷泵/帶電壓調節的電荷泵：電荷泵不使用電感，因此其EMI影響可以忽略。泵輸入噪聲可以通過一個小電容消除。

審核編輯：湯梓紅