摘要

DC-DC电源芯片是电源管理芯片，可将直流电压转换为不同直流电压，用于提供稳定电源输出。基于开关电源技术，具有高效率、小尺寸和稳定输出等特点。应用广泛，涉及汽车电子、工业控制、智能家居等领域。分为降压、升压和升降压芯片，满足不同电压转换需求。随着科技发展，其性能和应用领域将继续拓展。

▲ 图1：5V2A-DCDC升压芯片方案

一、基本组成

DCDC芯片通常由输入电源、稳压电路和输出电路组成。其工作原理大致可以分为以下几个步骤：

开关控制：在控制芯片的驱动下，开关元件（如MOSFET）周期性地通断。当开关闭合时，输入电压直接施加在电感上，电感开始储存能量，电流逐渐增加。

储能：电感在开关元件导通期间储存能量，其能量与电流的增加成正比。此时，负载通过电感和输出电容得到供电，电容开始放电以维持输出电压。

反馈控制：输出电压通过一个反馈网络送回控制芯片，与参考电压进行比较。控制芯片根据比较结果调整开关的占空比（即导通和断开的时间比例），以稳定输出电压。

占空比调整：占空比是影响输出电压的重要参数。在负载变化或输入电压波动时，通过调整占空比可以保证输出电压的稳定。

▲ 图2：电源芯片的基本组成

二、工作原理

DC-DC电源芯片是一种电源管理芯片，主要用于将直流电压转换为不同的直流电压。这种芯片在电子设备中起着至关重要的作用，能够提供稳定的电压输出，并具备高效率和小尺寸的特点。

DC-DC电源芯片的工作原理主要基于开关电源技术，通过不断开关的方式将输入电压转换为所需的输出电压。在这个过程中，开关元件如晶体管、场效应管会周期性地开关和关闭，通过变换电感和电容的能量存储和释放来实现电压的转换。此外，DC-DC芯片中的控制电路会根据输入和输出的电压情况，通过控制开关元件的开关频率和占空比，确保电压的稳定输出。

▲ 图3：DC-DC拓扑结构

相比传统的线性稳压器，DC-DC电源芯片的效率更高，能够最大限度地减少能量的损耗，提高电源的效能。同时，由于采用了集成电路技术，DC-DC芯片能够将多个功能模块集成在一个芯片中，从而大大减小了电源的体积，节省了系统内部的空间，增强了系统的集成度。

三、基本特点

高效率：相比传统的线性稳压器，DC-DC开关电源芯片的效率更高，能够最大限度地减少能量的损耗，提高电源的效能。
小尺寸：由于采用了集成电路技术，DC-DC开关电源芯片能够将多个功能模块集成在一个芯片中，从而大大减小了电源的体积，节省了系统内部的空间。
稳定输出：芯片中的控制电路会根据输入和输出的电压情况，通过控制开关元件的开关频率和占空比，确保电压的稳定输出。
多重保护：具备过流保护、过压保护、短路保护等多重保护功能，提高了系统的安全性和可靠性。

四、基本分类

根据输出电压等级的不同，DC-DC开关电源芯片可以分为降压芯片、升压芯片和升降压芯片：

降压芯片：主要用于手机、数码相机和笔记本电脑等消费电子产品中，将电池供应电压降低到合适的水平。
升压芯片：用于将输入电压提高到所需的输出电压以上，常见于汽车电子、工业控制等领域。
升降压芯片：具备降压和升压的功能，可以根据实际需求实现不同的电压转换。

五、应用领域

DC-DC开关电源芯片的应用领域非常广泛，包括但不限于：

汽车电子：如音响、导航、行车记录仪等设备的电源供应。
工业控制：在工业自动化、机器人等领域中提供稳定的电源。
智能家居：智能家居设备中的电源管理。
新能源：太阳能、风能等发电系统中的电源转换。
医疗设备：医疗设备中的电源供应，确保设备的稳定运行。
航空航天：在航空航天领域，对电源的稳定性和可靠性有极高要求的场合。

六、案例分享

▲ 图3：DC-DC降压恒流芯片原理图

H6225H是一种内置100V耐压MOS，支持输入高达90V的高压降压开关控制器，可以向负载提供2A的连续电流。H6225H支持输出恒定电压，可以通过调节VFB采样电阻来设置输出电压，同时支持最大电流限制，可以通过修改CS采样电阻来设置输出电流最大值。典型开关频率为130KHz，设计有最小开关频率5KHz，可以确保良好的输出动态响应。在轻型负载下，H6225H将进入PWM+PFM模式，以获得较高的转换效率。

H6225H集成软启动，可大幅度减弱输入打火时产生浪涌对芯片的损坏，同时集成热保护、输出短路保护、输出电流限制，提供可靠的容错操作。H6225H集成了输入线路电压补偿和高带宽环路，以满足±5%的输出电压精度。H6225H支持低输出电压应用，最低可带到3.3V。