2种降压型DC-DC变换器的工作原理
在电子电路领域，降压型DC-DC 变换器是实现电压转换、满足不同电子设备电压需求的重要元件。相关技术人员对非同步和同步降压型 DC-DC 变换器的工作原理进行了详细介绍。
非同步降压型DC-DC 变换器
非同步降压型DC-DC 变换器是一种常见的电压转换电路，其基本组成部分包括功率管（绝缘栅双极型晶体管 IGBT）、二极管、片外电感、输出电容和负载电阻等。在这个电路中，功率管 Mp 和二极管 D 交替导通，实现电压的降压转换。
图1 非同步降压型 DC-DC 变换器
当功率管Mp 导通时，VSW = VIN，此时二极管 D 反偏截止，无电流通过。此时，拓扑结构等效如图 2 所示。
图2 非同步降压型 DC-DC 变换器等效图（Mp 导通）
从图2 可以看出，电感电流在导通时间内以恒定的斜率上升。根据电路原理，电感电流的上升量可以通过公式计算得出。
电感电流上升量计算公式
当功率管Mp 关断时，由于电感电流的连续性，二极管 D 会导通，拓扑结构等效如图 3 所示。
图3 非同步降压型 DC-DC 变换器等效图（Mp 关断）
在忽略二极管上的非理想压降的情况下，电感两端的电压可以确定。功率管关断的时间内，电感电流以恒定的斜率下降，其下降量也可以通过相应公式计算。
电感两端电压计算公式
电感电流下降量计算公式
在CCM（连续导通模式）下，变换器终工作在稳定状态，此时电感电流下降量和上升量相等。通过这个关系，我们可以得到输出电压与输入电压的关系。
电感电流下降量和上升量相等公式
输出电压与输入电压关系公式
同步降压型DC-DC 变换器
在实际应用中，非同步降压型DC-DC 变换器中输入电压和输出电压之间的关系需要考虑二极管的压降。二极管的压降会引入功率损耗，降低整体的效率。为了解决这个问题，人们采用 NMOS 功率管代替二极管 D，形成了同步降压型 DC-DC 变换器。
图4 同步降压型 DC-DC 变换器
功率管的漏源电压比二极管压降小得多，基本上可以忽略不计。这样一来，同步降压型DC-DC 变换器的输入输出电压关系更接近于理想情况，大大提高了电路的效率。
综上所述，非同步和同步降压型DC-DC 变换器各有特点。非同步降压型 DC-DC 变换器结构相对简单，但存在二极管压降带来的功率损耗问题；而同步降压型 DC-DC 变换器通过采用 NMOS 功率管，有效降低了功率损耗，提高了效率。在实际电路设计中，我们需要根据具体的应用需求和性能要求，选择合适的降压型 DC-DC 变换器。
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