提高功效，快速选择最佳的开关式DC-DC转换器

在电路中，通过可控开关(MOSFET)等进行快速高频的开关动作，利用电感与电容自身带的储能特性，能够将输入的电能储存到电容里，当把开关断开时，储存的电能能够再次释放给负载，此时，提供能量就是开关电源，整个的输出功率和电路的电压能力是与开关电路的导通时间和整个周期的开关是有关系的，因此，我们可以得到以下结论，开关电源能够用于生涯和降压，DC/DC转换器是利用MOSFET开关闭合电路导通时在电感器中储存能量，当电路断开时，电感器中存储的能量又会通过二极管传输给负载。如下图所示：

三种典型的DC-DC变换器框图

所示三种变换器的工作原理都是先储存能量，然后以受控方式释放能量，从而得到所需要的输出电压。对某一工作来讲，最佳的开关式DC-DC变换器是可以用最小的安装成本满足系统总体需要的。这可以通过一组描述开关式DC-DC变换器性能的参数来衡量，它们包括：高效率、小的安装尺寸、小的静态电流、较小的工作电压、低噪声、高功能集成度、足够的输出电压调节能力、低安装成本。

工作效率

①电感式DC-DC变换器：电池供电的电感式DC-DC变换器的转换效率为80%~85%，其损耗主要来自外部二极管和调制器开关。

②无电压调节的电荷泵：为基本电荷泵(如TC7660H)。它具有很高的功率转换效率(一般超过90%)，这是因为电荷泵的损耗主要来自电容器的ESR和内部开关管的导通电阻(RDS-ON)，而这两者都可以做得很低。

③带电压调节的电荷泵：它是在基本电荷泵的输出之后增加了低压差的线性调节器。虽然提供了电压调节，但其效率却由于后端调节器的功耗而下降。为达到最高的效率，电荷泵的输出电压应当与后端调节器调节后的电压尽可能接近。

最佳选择是：无电压调节式电荷泵(在不需要严格的输出调节的应用中)，或带电压调节式电荷泵(如果后端调节器两端的压差足够小)。

安装尺寸

①电感式DC-DC变换器：虽然很多新型电感式DC-DC变换器都可以提供SOT封装，但它们通常仍然需要物理外形较大的外部电感器。而且电感式DC-DC变换器的电路布局自身也需要较大的板级空间(额外的去耦、特殊的地线处理、屏蔽等)。

②无电压调节的电荷泵：电荷泵不用电感器，但需要外部电容器。新型电荷泵器件采用SOP封装，工作在较高的频率，因此可以使用占用空间较小的小型电容器(1μF)。电荷泵IC芯片和外部电容器合起来所占用的空间，还不如电感式DC-DC变换器中的电感大。利用电荷泵还很容易获得正、负组合的输出电压。如TCM680器件仅用外部电容即可支持+2 UIN的输出电压。而采用电感式DC-DC变换器要获得同样的输出电压则需要独立的两个变换器，如用一个变换器，就得用具有复杂拓扑结构的变压器。

③带电压调节的电荷泵：增加分立的后端电压调节器占用了更多空间，然而许多此类调节器都有SOT形式的封装，相对减少了占用的空间。新型带电压调节的电荷泵器件，如TCM850，在单个8引脚50lC封装中集成了电荷泵、后端电压调节器和关闭控制。

最佳选择是：无电压调节或带电压调节电荷泵。

静态电流

①电感式DC-DC变换器：频率调制(PFM)电感式DC-DC变换器是静态电流最小的开关式DC-DC变换器，通过频率调制进行电压调节可在小负载电流下使供电电流最小。

②无电压调节的电荷泵：电荷泵的静态电流与工作频率成比例。多数新型电荷泵工作在150kHz以上的频率，从而可使用1μF甚至更小的电容。为克服因此带来的静态电流大的问题，一些电荷泵具有关闭输入引脚，以在长时间闲置的情况下关闭电荷泵，从而将供电电流降至接近零。

③带电压调节的电荷泵：后端电压调节器增加了静态电流，因此带电压调节的电荷泵在静态电流方面比基本电荷泵要差。

最佳选择是：电感式DC-DC变换器，特别是频率调制(PFM)开关式。

最小工作电压

①电感式DC-DC变换器：电池供电专用电感式DC-DC变换器(如TC16)可在低至1V甚至更低的电压下启动工作，因此非常适合用于单节电池供电的电子设备。

②无电压调节的电荷泵/带电压调节的电荷泵：多数电荷泵的最小工作电压为1.5V或更高，因此适合于至少有两节电池的应用。

最佳选择是：电感式DC-DC变换器。

产生的噪声

①电感式DC-DC变换器：电感式DC-DC变换器是电源噪声和开关辐射噪声(EMI)的来源。宽带PFM电感式DC-DC变换器会在宽频带内产生噪声。可采取提高电感式DC-DC变换器的工作频率，使其产生的噪声落在系统的频带之外。

②无电压调节的电荷泵/带电压调节的电荷泵：电荷泵不使用电感，因此其EMI影响可以忽略。泵输入噪声可以通过一个小电容消除。

最佳选择是：无电压调节或带电压调节的电荷泵。

集成度

①电感式DC-DC变换器：现已开发出集成了开关调节器和其他功能(如电压检测器和线路调节器)的芯片。如TC16芯片就在一个SO-8封装内集成了一个PFM升压变换器、LD0和电压检测器。与分立实现方案相比，此类器件提供了优异的电气性能，并且占用较小的空间。

②无电压调节的电荷泵：基本电荷泵，如TC7660，没有附加功能的集成，占用空间小。

③带电压调节的电荷泵：集成更多功能的带电压调节电荷泵芯片已成为目前的一种发展趋势。很明显，下一代带调节电荷泵的功能集成度将可与电感式DC-DC变换器集成芯片相比。

最佳选择是：电感式DC-DC变换器。

输出调节

①电感式DC-DC变换器：电感式DC-DC变换器具有良好的输出调节能力。一些电感式DC-DC变换器还具有外部补偿引脚，允许根据应用“精细调整”输出的瞬态响应特性。

②无电压调节的电荷泵：此类器件输出没有电压调节，它们只简单地将输人电压变换为负或刀倍的输出电压。困此，输出电压会随着负载电流的增加而下降。虽然这对某些应用(如LCD偏置)并不是问题，但不适用需要稳定的输出电压的应用场合。

③带电压调节的电荷泵：它通过后端线性电压调节器(片上或外部)提供电压调节(稳压)。在一些情况下，需要为电荷泵增加开关级数，以为后端调节器提供足够的净空间，这时就需要增加外部电容，从而会给尺寸、成本和效率带来负面的影响。但后端线性调压器可使带调节电荷泵的输出电压的稳定性与电感式DC-DC变换器一样。

最佳选择是：带电压调节的电荷泵。

安装成本

①电感式DC-DC变换器：近年来采用电感式DC-DC变换器的成本逐渐下降，并且对外部元件的需求也变得更少了。但电感式DC-DC变换器最少需要一个外部电感、电容和肖特基二极管。二极管、电感，再加上相对价格较高的开关变换芯片，其总成本要比电荷泵高。

②无电压调节的电荷泵：无电压调节的电荷泵比电感式DC-DC变换器便宜，且仅需要外部电容(没有电感)，节约了板空间、电感的成本，以及某些情况下的屏蔽成本。

③带电压调节的电荷泵：带电压调节的电荷泵的成本大约与电感开关式DC-DC变换器本身的成本相当。在一些情况下，可采用外部后端电压调节器以降低成本，但却会增加所需的安装空间和降低工作效率。

最佳选择是：在不需要严格稳压的场合的最佳选择为无电压调节的电荷泵;若为对输出电压稳压有要求的场合，选择带电压调节的电荷泵和电感式DC-DC变换器的成本大致相当。

如果在应用中能够熟练的操作，不但能够提升效率，更能够大幅度的较少成本与时间。