由于這些復(fù)雜設(shè)備中存在大量的子電路，因此需要滿足不同的電壓要求，這些要求與為設(shè)備供電的電池或交流電源不同。這就是 DC-DC 轉(zhuǎn)換器派上用場(chǎng)的地方，它提供了根據(jù)要求 升壓或降壓的方法，如圖 1 所示。

　　DC-DC 轉(zhuǎn)換器的升壓和降壓能力

　　圖 1. DC-DC 轉(zhuǎn)換器的升壓和降壓能力。圖片由 HardwareBee 提供
　　當(dāng)電池電壓因能量消耗而降低時(shí)，這也會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，使系統(tǒng)更有效、更具成本效益和更緊湊 [1]。請(qǐng)繼續(xù)閱讀，詳細(xì)了解 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的歷史、它們的工作原理以及它們?nèi)绾螏椭鷺?gòu)建大型系統(tǒng)。
　　DC-DC 轉(zhuǎn)換器的歷史
　　當(dāng)半導(dǎo)體技術(shù)處于起步階段時(shí)，通過(guò)使用振動(dòng)器、升壓變壓器和整流器組件將其轉(zhuǎn)換為交流電 （AC），將直流 （DC） 電源電壓轉(zhuǎn)換為更高的電壓。這對(duì)于低功耗應(yīng)用是可行的。
　　然而，對(duì)于更高功率的應(yīng)用，需要一個(gè)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)合適電壓的發(fā)電機(jī)。事實(shí)證明，此類流程需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行設(shè)置過(guò)程，涉及高昂的成本，并且總體效率較低。
　　隨著半導(dǎo)體器件和集成電路的興起，由于元件緊湊、經(jīng)濟(jì)可行且易于使用，因此可以有效地設(shè)計(jì)和實(shí)施轉(zhuǎn)換電路。的優(yōu)勢(shì)是能夠使用固態(tài)開(kāi)關(guān)模式轉(zhuǎn)換來(lái)設(shè)計(jì)節(jié)能工藝，而不是以熱量形式耗散多余能量的古老方法。
　　什么是電源轉(zhuǎn)換器？
　　電源轉(zhuǎn)換器是一種將一種形式的能量連續(xù)轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的設(shè)備。有幾種這樣的設(shè)備，它們具有不同程度的復(fù)雜性、可靠性和性能 [2]。此外，電源轉(zhuǎn)換機(jī)制可以以各種形式發(fā)生，包括機(jī)械、化學(xué)和電氣過(guò)程。
　　對(duì)于電力電子系統(tǒng)中的應(yīng)用，使用電氣過(guò)程動(dòng)態(tài)執(zhí)行能量轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器。通常用于此目的的組件包括開(kāi)關(guān)以及電感器、電容器和變壓器等無(wú)源元件。避免使用電阻器，以減少可能的功率損耗。這些組件的互連方式取決于所需的 power 轉(zhuǎn)換方法。
　　簡(jiǎn)單的功率轉(zhuǎn)換形式是將一個(gè)幅度、相位和頻率的多相交流電壓轉(zhuǎn)換為另一個(gè)幅度、相位和頻率。從這個(gè)意義上說(shuō)，直流輸入或輸出可以被視為零相位和頻率的交流電。
　　DC-DC 轉(zhuǎn)換器是一種電子電路，可根據(jù)需要促進(jìn)直流電從一個(gè)電壓水平轉(zhuǎn)換為另一個(gè)電壓水平。該電力轉(zhuǎn)換器能夠在很寬的功率水平下工作，從非常低的功率（例如在電池的情況下）到非常大的功率（例如在大型高壓輸電系統(tǒng)中的情況下）。
　　部分 DC-DC 轉(zhuǎn)換器電路成品示例如圖 2 所示。DC-DC 轉(zhuǎn)換器可以有效地從可能或可能不受控到恒定或可變負(fù)載的電源產(chǎn)生穩(wěn)壓，從而確保除了所需的電壓電平變化外，還可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)調(diào)節(jié)。

　

　　圖 2. DC-DC 轉(zhuǎn)換器示例。圖片由 XP Power 提供
　　根據(jù)應(yīng)用的不同，轉(zhuǎn)換器電路可能僅由一個(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)電感器和一個(gè)電容器組成，或者由于使用多個(gè)組件以特定方式集成以實(shí)現(xiàn)所需的功率轉(zhuǎn)換，因此可能很復(fù)雜。
　　工作原理
　　DC-DC 轉(zhuǎn)換器電路使用開(kāi)關(guān)和其他無(wú)源元件進(jìn)行高頻功率轉(zhuǎn)換，以消除開(kāi)關(guān)噪聲，從而調(diào)節(jié)輸出電壓。儲(chǔ)能元件的布置取決于升壓或降壓要求以及手頭的應(yīng)用。
　　直流供電振蕩器可用于驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單的二極管電容倍增器網(wǎng)絡(luò)、飛跨電容電壓轉(zhuǎn)換器、二極管控制電荷泵或升壓變壓器以及整流器網(wǎng)絡(luò) [3]。這些是大多數(shù)電子 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的工作方式。
　　DC-DC 轉(zhuǎn)換器電路工作的基本思想是電路中使用的電感器和電容器應(yīng)該以某種方式形成低通濾波器網(wǎng)絡(luò)。這有助于限度地減少或消除交流紋波或其他組件與由于開(kāi)關(guān)動(dòng)作而形成的輸出電壓可能疊加的可能性。
　　關(guān)鍵要點(diǎn)
　　電源轉(zhuǎn)換器是一種將一種形式的能量連續(xù)轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的設(shè)備。
　　DC-DC 轉(zhuǎn)換器是一種電子電路，可根據(jù)需要促進(jìn)直流電從一個(gè)電壓水平轉(zhuǎn)換為另一個(gè)電壓水平。
　　DC-DC 轉(zhuǎn)換器電路使用開(kāi)關(guān)和其他無(wú)源元件進(jìn)行高頻功率轉(zhuǎn)換，以消除開(kāi)關(guān)噪聲，從而調(diào)節(jié)輸出電壓。