2種降壓型DC-DC變換器的工作原理
在電子電路領域，降壓型DC-DC 變換器是實現電壓轉換、滿足不同電子設備電壓需求的重要元件。相關技術人員對非同步和同步降壓型 DC-DC 變換器的工作原理進行了詳細介紹。
非同步降壓型DC-DC 變換器
非同步降壓型DC-DC 變換器是一種常見的電壓轉換電路，其基本組成部分包括功率管（絕緣柵雙極型晶體管 IGBT）、二極管、片外電感、輸出電容和負載電阻等。在這個電路中，功率管 Mp 和二極管 D 交替導通，實現電壓的降壓轉換。
圖1 非同步降壓型 DC-DC 變換器
當功率管Mp 導通時，VSW = VIN，此時二極管 D 反偏截止，無電流通過。此時，拓撲結構等效如圖 2 所示。
圖2 非同步降壓型 DC-DC 變換器等效圖（Mp 導通）
從圖2 可以看出，電感電流在導通時間內以恒定的斜率上升。根據電路原理，電感電流的上升量可以通過公式計算得出。
電感電流上升量計算公式
當功率管Mp 關斷時，由于電感電流的連續性，二極管 D 會導通，拓撲結構等效如圖 3 所示。
圖3 非同步降壓型 DC-DC 變換器等效圖（Mp 關斷）
在忽略二極管上的非理想壓降的情況下，電感兩端的電壓可以確定。功率管關斷的時間內，電感電流以恒定的斜率下降，其下降量也可以通過相應公式計算。
電感兩端電壓計算公式
電感電流下降量計算公式
在CCM（連續導通模式）下，變換器終工作在穩定狀態，此時電感電流下降量和上升量相等。通過這個關系，我們可以得到輸出電壓與輸入電壓的關系。
電感電流下降量和上升量相等公式
輸出電壓與輸入電壓關系公式
同步降壓型DC-DC 變換器
在實際應用中，非同步降壓型DC-DC 變換器中輸入電壓和輸出電壓之間的關系需要考慮二極管的壓降。二極管的壓降會引入功率損耗，降低整體的效率。為了解決這個問題，人們采用 NMOS 功率管代替二極管 D，形成了同步降壓型 DC-DC 變換器。
圖4 同步降壓型 DC-DC 變換器
功率管的漏源電壓比二極管壓降小得多，基本上可以忽略不計。這樣一來，同步降壓型DC-DC 變換器的輸入輸出電壓關系更接近于理想情況，大大提高了電路的效率。
綜上所述，非同步和同步降壓型DC-DC 變換器各有特點。非同步降壓型 DC-DC 變換器結構相對簡單，但存在二極管壓降帶來的功率損耗問題；而同步降壓型 DC-DC 變換器通過采用 NMOS 功率管，有效降低了功率損耗，提高了效率。在實際電路設計中，我們需要根據具體的應用需求和性能要求，選擇合適的降壓型 DC-DC 變換器。
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