DC-DC開關轉換器用于有效地將一個直流電壓轉換為另一個直流電壓。高效率DC-DC轉換器有三種基本拓撲結構：降壓、升壓和降壓/升壓。降壓轉換器用于產生較低的直流輸出電壓，升壓轉換器用于產生較高的直流輸出電壓，降壓/升壓轉換器用于產生小于、大于或等于輸入電壓的輸出電壓。本文重點介紹如何成功應用降壓/升壓DC-DC轉換器。降壓和升壓轉換器已在2011年6月和2011年9月的《模擬對話》中單獨介紹，本文將不進行討論。

圖1所示為由單節鋰離子（Li-Ion）電池供電的典型低功耗系統。電池的可用輸出從放電時的約3.0 V到充滿電時的4.2 V不等。系統IC需要1.8 V、3.3 V和3.6 V才能實現最佳工作電壓。鋰離子電池從4.2 V開始，到3.0 V結束，降壓/升壓穩壓器可以提供恒定的3.3 V電壓，降壓穩壓器或低壓差穩壓器（LDO）可以在電池放電時提供1.8 V電壓。可以想象，當電池電壓高于3.5 V時，降壓穩壓器或LDO可用于3.3 V，但是當電池電壓降至3.5 V以下時，系統將停止工作。

圖1.典型的低功耗便攜式系統。

降壓/升壓穩壓器包含四個開關、兩個電容和一個電感，如圖2所示。當今的低功耗、高效率降壓/升壓穩壓器在降壓或升壓模式下工作時，僅主動操作四個開關中的兩個，從而降低損耗并提高效率。

圖2.降壓/升壓轉換器拓撲。

當 VIN 大于 VOUT 時，開關 C 斷開，開關 D 閉合。開關A和B的工作方式與標準降壓穩壓器相同，如圖3所示。

圖3.降壓模式，當 V在> V外.

當 VIN 小于 VOUT 時，開關 B 斷開，開關 A 閉合。開關C和D的工作方式與升壓穩壓器相同，如圖4所示。最困難的工作模式是當VIN在VOUT±10%范圍內時，穩壓器進入降壓-升壓模式。在降壓-升壓模式下，兩個操作（降壓和升壓）在一個開關周期內進行。必須注意減少損耗，優化效率，并消除由于模式切換引起的不穩定性。目的是在電感器中以最小的電流紋波保持電壓調節，以保證良好的瞬態性能。

圖4.升壓模式，當 V在< V外。

在高負載電流下，降壓-升壓采用電壓或電流模式、固定頻率脈寬調制 （PWM） 控制，以實現最佳穩定性和瞬態響應。為了確保便攜式應用中最長的電池壽命，省電模式可降低輕負載條件下的開關頻率。對于無線和其他低噪聲應用，其中變頻省電模式可能會造成干擾，因此增加了一個邏輯控制輸入，以強制在所有負載條件下進行固定頻率PWM操作。

降壓/升壓穩壓器可提高系統效率

目前使用的大量便攜式系統由單節可充電鋰離子電池供電。如上所述，電池將從充滿電的 4.2 V 開始，然后緩慢放電至 3.0 V。當電池輸出降至 3.0 V 以下時，系統將關閉，以保護電池免受極端放電造成的損壞。當低壓差穩壓器產生 3.3V 電源軌時，系統將在

VIN MIN = VOUT + VDROPOUT = 3.3 V + 0.2 V = 3.5 V

僅使用電池存儲能量的 70%。但是，使用降壓/升壓穩壓器（如ADP2503或ADP2504）可使系統在最低實際電池電壓下繼續工作。ADP2503和ADP2504均為高效率、低靜態電流600 mA和1000 mA升壓/降壓DC-DC轉換器，輸入電壓大于、小于或等于調節輸出電壓。電源開關是內置的，最大限度地減少了外部元件的數量和印刷電路板 （PCB） 面積。這種方法允許系統一直工作到3.0 V，使用電池的大部分存儲能量，在需要電池充電之前增加系統的工作時間。

為了節省便攜式系統的能源，各種子系統（如微處理器、顯示器背光和功率放大器）在不使用時經常在全開和睡眠模式之間切換，這可能會在電池電源線上引起較大的電壓瞬變。這些瞬變可能導致電池輸出電壓短暫降至3.0 V以下，并觸發電池低電平警告，導致系統在電池完全放電之前關閉。降壓/升壓解決方案可承受低至2.3 V的電壓擺幅，有助于維持系統的潛在工作時間。

降壓/升壓穩壓器主要規格和定義

輸出電壓范圍選項：降壓/升壓穩壓器提供指定的固定輸出電壓，或允許通過外部電阻分壓器設置輸出電壓的選項。

接地或靜態電流：直流偏置電流不適用于負載（我q).智商越低，效率越高，但是我q可在多種條件下指定，包括關斷、零負載、脈沖頻率模式 （PFM） 或脈寬模式 （PWM） 操作，因此在確定適合應用的最佳升壓穩壓器時，最好考慮特定工作電壓和負載電流下的工作效率。

關斷電流：使能引腳設置為關斷時消耗的輸入電流。低我q對于電池供電設備處于睡眠模式時的長待機時間非常重要。在邏輯控制關斷期間，輸入與輸出斷開，從輸入源消耗的電流小于1 μA。

軟啟動：重要的是具有軟啟動功能，該功能以受控方式斜坡輸出電壓，以防止啟動時輸出電壓過沖。

開關頻率：低功耗降壓/升壓轉換器的工作頻率通常在500 kHz至3 MHz之間。 較高的開關頻率允許使用更小的電感器并減少所需的PCB面積，但開關頻率每增加一倍，效率就會降低約2%。

熱關斷：如果結溫上升到指定限值以上，熱關斷電路將關閉穩壓器。持續的高結溫可能是高電流操作、電路板冷卻不良和/或高環境溫度的結果。保護電路包括遲滯，因此，在熱關斷后，器件不會恢復正常工作，直到片內溫度降至預設限值以下。

結論

低功耗降壓-升壓穩壓器具有久經考驗的性能和深入的支持，讓您無需擔心使用開關DC-DC轉換器的設計。