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DC/DC

開關穩壓器的基礎

圖29

圖29

開始電源設計時,若大概的規格已定,其次便是進入選擇開關穩壓器或線性穩壓器的作業。為滿足要求規格雖然有的情況必須選擇一方,不過兩邊皆可的例子也不少。此時須以各自的特徵和優缺點為主進行檢討。圖29為開關穩壓器的優點和缺點,而圖30則試著與線性穩壓器做總比較。

最大的優點應該是可以自由變換。雖然降壓最常被利用,不過亦可從電池等低電壓升壓、使其從正電壓反轉來製作負電壓、或3.3V般輸入跨越輸出電壓時亦可從鋰二次電池(例:4.2V~2.8V)升壓。

其次應該還是效率高這一點。雖然也視種類而定,不過最大效率可達95%左右。但,開關穩壓器的效率因負載電流的大小而有極大的不同。基本上,負載電流變小時效率會極大下滑。由於此亦與近年嚴格要求的待機時功率削減有關,故成了開關穩壓器的課題。

圖30: 與線性穩壓器之比較

圖30: 與線性穩壓器之比較

缺點在於加入電容(condenser)等能動零件、二極體(diode)或電晶體(transistor)等半導體零件後需要磁氣零件、零件數本身增加且設計複雜。近來開關式電源用IC由於必要電回路的積體化升高,可簡單調整之技巧進步,故較以前更能簡單設計電源。儘管如此,比線性穩壓器複雜是不爭的事實。而且,由於進行開關式工作,因此會出現相關雜訊或漣波。雜訊多的話應用上便難以使用也是事實之一。此外,是否合乎EMI(電磁干擾)限制等亦須花工時評估。

最後,在成本方面,若只單純談論IC單體或構造零件的話,無論如何都比線性穩壓器來得高。但,線性穩壓器若也伴隨散熱片的話也將考量面積或體積,因此欲處理的功率變大時,開關式的總成本有時就會比較便宜。在設計上,詳細檢討各優缺點後選擇符合目的的方式是一大重點。

重點:

・開關穩壓器雖然最大好處在於效率佳,不過如果不詳細了解壞處後再使用的話將會遭遇到各種問題。


線性調節器和開關調節器的基本資料