一、開關電源主要參數

對于一個DC-DC電源，我們一般可用以下參數去衡量其性能的好壞，判斷此電源是否滿足使用的要求。

1) 輸入范圍：指DC-DC電源允許的輸入電壓范圍。一般指定最低輸入電壓和最高輸入電壓，如4.75~18V、2.5~5.5V。設計時，需要考慮輸入電壓的范圍，選擇合適的電源方案。

2) 輸出電壓：DC-DC電源標稱的輸出電壓，如5V、3.3V。

3) 最大輸出電流：電源標稱能正常輸出的最大電流。在設計中，實際輸出電流必須小于最大輸出電流，并保證10~20%的余量。

4) 穩壓精度：指輸出電壓的相對變化量，如±5%，±10%。批量生產時，不同的電源由于物料差異，會存在電壓的偏差；對于同一個電源，在不同的工作狀態下輸出電壓也會存在波動。設計時，要求任何工作狀態下，電壓不能超出使用要求的范圍。

5) 紋波電壓：輸出電壓的紋波（包括噪聲）的絕對值，通常以峰峰值或有效值表示。在不同的輸出電流下，電源的紋波電壓會有所不同。在設計中，須測試驗證電源在各種工作狀態下的紋波電壓。

6) 工作頻率：DC-DC開關電源的特有參數，指工作時開關頻率的大小。一般工作頻率越高，每個開關周期傳遞的能量相對較小，因此可以選擇更小的電感值、電容值，有利于電源的小型化。常用的MP1482DS、AP3502工作頻率為340KHz，MP2104DJ工作頻率為1.7MHz，SY8088工作頻率為1.5MHz。

7) 動態響應（動態紋波）：輸出電流在一定范圍（如10%-100%）變化時，輸出電壓產生的紋波。實際上，樣機工作時需求的電流是變化的，此時的紋波電壓就是動態紋波。

8) 能效：輸出功率與輸入功率的比值，計算公式為 ? 100%???in ino oV IV I? 。能效越高，說明電源對能量的利用率越高，在相同輸出功率下，發熱量就越小。

9) 保護功能：在誤操作或出現故障時，電源自身的保護機制。如過流保護、過熱保護、過壓保護、開環保護等。

10) EMC性能：電磁兼容性（Electro Magnetic Compatibility）的性能，以EMI（ElectroMagnetic Interference）為主，也包括EMS（Electro Magnetic Susceptibility）性能。此部分涉及EMC認證，同時也可能影響整機的性能。在設計開關電源時，需要特別注意由于開關工作而引起的EMI問題。

二、DC-DC 開關電源的3 種拓撲

根據電子開關和電感的位置不同，可把DC-DC開關電源拓撲分為以下三種：Buck-Boost、Boost、Buck。

Buck-Boost

Buck-Boost變換器，也稱為升降壓式變換器，可用于升壓/降壓電路。其輸出電壓的極性與輸入電壓相反。拓撲如上圖所示。其中的SW1、D1使用脈沖信號驅動，SW1和D1不會同時導通或關斷。脈沖信號的頻率就是開關電源的工作頻率。

電感L1和電容C1用于儲能、濾波。在開關電源中，電感的作用至關重要。在每個工作周期中，電感都經歷充電和放電的過程。在充電和放電的過程中，電感上的電流分別以固定的斜率變化（線性變化）。

當SW1導通，D1關斷時，電源Vin給L1充電，電流以固定斜率上升，充電電流方向如紅色箭頭所示。此時負載上的電流由C1放電提供。

當SW1關斷，D1導通時，由于電感上的電流不能突變，電流從L1流出。輸出電壓與電感上電流方向相反，電流以固定斜率下降。此時L1流出的電流給C1充電，同時給輸出負載提供電能。電流如綠色箭頭所示。

設定驅動信號頻率（即開關電源工作頻率）為f，周期為T=1/f，開關打開時間為Ton，關斷時間為Toff。Buck-Boost拓撲的關鍵波形如圖表 2-1所示。分析時，假設D1上壓降很小，可忽略不計。

圖表2-1 Buck-Boost變換器關鍵波形

Boost

Buck