一个基本的直流-直流转换器由从负载转移到能量存储设备(如电感器或电容器)的能量通过像晶体管或二极管这样的开关组成。它们可以用作线性稳压器或开关模式稳压器。在线性电压调节器中,晶体管的基极电压由控制电路驱动以获得期望的输出电压。在开关模式调节器中,晶体管被用作开关。在降压转换器或降压转换器中,当开关闭合时,电感器允许电流流向负载,当开关打开时,电感器将存储的能量提供给负载。
直流转换器的分类:
1、功能分类:升压转换器:将一个较低电压(范围或定值)变换为另一个较高电压(可变或定值)的电压转换器,如输入12V(输入电压范围:10V-15V)经转换后输出48V;降压转换器:将一个较高电压(范围或定值)变换为另一个较低电压(可变或定值)的电压转换器,如输入48V(输入电压范围:40V-60V)经转换后输出12V;升降压转换器:同时能将一个电压(范围或定值)变换为较低或较高电压(可变或定值)的电压转换器,如输入48V(输入电压范围:40V-60V)经转换后可以输出12V,也可以输出72V;
2、隔离性能分类:非隔离转换器:输入输出之间具有一条直流路径,输入输出共地,结构简单,成本低,效率高,安全性能差;隔离转换器:输入和输出之间进行电气隔离,消除直流路径,输入输出不共地,结构复杂,成本高,效率相对非隔离有所降低,可靠性高;
3、控制需求分类:PWM控制型转换器:效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声;PFM控制型转换器:即使长时间使用,尤其小负载时具有耗电小的优点;PWM/PFM控制型转换器:小负载时实行PFM控制,且在重负载时自动转换到PWM控制;
4、输出需求分类:单路输出型转换器:经转换输出的电压和电流只是一组固定的值;多路输出型转换器:经转换输出的电压和电流可以是多组不同的值。
直流转换器的历史:
1、在功率半导体元件及电力电子等相关技术产生之前,若要将小功率的直流电转换成较高电压的直流电,可以先用震荡电路先转换为交流,再用升压变压器升压,后再用整流器转换为直流。若是较大功率的直流电压转换,会用电动机驱动发电机(有时会整合成dynamotor模组,在一个模组中同时有马达和发电机,一个绕组驱动电动机,另一个绕组产生输出电压)。这些是比较没有效率的作法,其费用也较贵,但当时没有其他更好的作法,像是驱动早期的汽车音响(其中使用的热电子管或是真空管工作电压远高于汽车中6V或12V的电压)。功率半导体及集成电路的出现,使用一些新式电路的成本开始下降,是一般应用可以负荷的价格。比较便宜。这些新式电路包括将直流电转换为高频的交流电,配合一个较小、较低也较便宜的变压器来转换交流电压,再用整流器再转换成直流。1976年时汽车收音机开始使用晶体管,不需要高电压。而使用晶体管的电源供应器也已可以取得,不过仍有些业余无线电使用者使用震荡电路及dynamotor的电源做为需要高电压的无线电发射台电源。
2、利用线性电路是可以从较高直流电压中产生较低的电压,甚至使用电阻分压也有类似效果。但这些方式会将多余的能量以热的方式消耗,效率不佳。一直到后来固态切换电路出现后,才有效率较高的直流-直流转换器。
直流转换器的应用:
目前直流转换器广泛应用于电动汽车、电动清洁车、电动摩托车等电动车类电源转换系统,同时也普遍应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。