【和你一起聊聊NB-IoT】DC-DC设计技巧

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一、DC/DC转换器

DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器，是我们常用的一种电源。对比另一种常用的LDO电源，它具有宽压输入、高效率、大电流、升压输出等特点，当我们需要升压输出时，则必须选择DCDC电源。DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。根据需求可采用三类控制。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。PWM/PFM转换型属于“节电模式”，小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。这种工作模式使转换器可以在宽泛的电流输出范围内均保持极高的效率。在注重功耗的工作环境中如无线模组等，建议使用PWM/PFM转换型，最大程度的节约能耗。

二、DC/DC转换器电路设计原理

DC-DC就是直流-直流变换，一般有升压(Boost)、降压(buck型)和升/降压（Boost/buck）三种。降压式DC/DC变换器的输出电流较大，多为数百毫安至几安，因此适用于输出电流较大的场合。降压式DC/DC变换器基本工作原理电路如下图所示。VT1为开关管，当VT1导通时，输入电压Vi通过电感L1向负载RL供电，与此同时也向电容C2充电。在这个过程中，电容C2及电感L1中储存能量。当VT1截止时，由储存在电感L1中的能量继续向RL供电，当输出电压要下降时，电容C2中的能量也向RL放电，维持输出电压不变。二极管VD1为续流二极管，以便构成电路回路。输出的电压Vo经R1和R2组成的分压器分压，把输出电压的信号反馈至控制电路，由控制电路来控制开关管的导通及截止时间，使输出电压保持不变。

图1：降压DC/DC变换器基本工作原理图

三、选择DCDC芯片要考虑：

1.外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。

2.DC-DC输出的电压，电流，系统的功率最大值。

2.开关的频率，这一点的选择关系到系统的效率。对储能电感，电容的大小的选择也有一定影响。

3.MOS管的所能够承受的最大额定电流及其额定功率，如果DC-DC IC内部自带MOS,只需要考虑IC输出的额定电流。

4.MOS的开关电压Vgs大小及最大承受电压。

5.DCDC的静态电流要尽可能的小。

6.芯片工作的环境温度是否符合需求。

7.封装选择带有散热底盘的，提高散热效率，提升稳定性。

四、电感、二极管、电容的选择

1.电感量：大小选择主要由开关频率决定，大小会影响电源纹波;额定电流，电感的内阻选择由系统功耗决定。

2.二极管：通常都用肖特基二极管。选择时要考虑反向电压，前向电流，一般情况反向电压为输入电源电压的二倍，前向电流为输出电流的两倍。

3.电容：电容的选择基于开关的频率，系统纹波的要求及输出电压的要求。容量和电容内部的等效电阻也决定纹波大小。