開關穩壓器拓撲結構因其高效率和設計靈活性，備受通用電源轉換應用的青睞。因此，我們已開發了多種開關拓撲結構，以滿足廣泛的應用需求。

降壓開關穩壓器（或轉換器）將較高的直流電壓降至較低的直流電壓，即“降低”輸入電壓，在不改變極性的情況下在輸出端產生較低的電壓。降壓穩壓器廣泛用于需要本地電壓轉換的系統中，例如為分布式電源導軌降壓（例如從 24V 降至 5V）。它們在各種應用中至關重要，包括電子設備中的電源管理和電池供電系統中的電壓調節。

圖 1：降壓穩壓器工作原理示意圖

圖 1 顯示了降壓轉換器的工作原理。電感 L1 和電容 C1 可視為 LC 低通濾波器。當開關S1 閉合時，負載 RL兩端的電壓 VL1隨著 C1 通過 L1 充電而緩慢上升。

如果隨后打開 S1，電感磁場中存儲的能量通過二極管 D1 在電感開關端被鉗制到 0V，因能量只能釋放到電容器和負載中，導致負載兩端的電壓緩慢下降。

平均輸出電壓為 PWM 控制信號的占空比乘以輸入電壓 VIN。圖 2 顯示了該電路的特征波形。

圖 2：降壓穩壓器電路的波形

增強基本設計

圖 1 中的簡化電路可如圖 3 所示進行擴展和完善。

該電路包括一個反饋電路，用于比較 VOUT與參考電壓 VREF，并相應調整 PWM 占空比。由 R1和 R2組成的分壓器設定所需的輸出電壓。此外，該電路還用MOSFET S2 替換了圖 1 中的二極管 D1，S2 僅在需要正確操作時由控制器開啟，從而形成同步整流器。

這種方法提升了轉換效率，但代價是額外的復雜性。RECOM 的《DC/DC 知識手冊》詳細討論了開關轉換器的拓撲結構和設計權衡。

圖 3：同步降壓轉換器中的功能塊

降壓穩壓器的優缺點

相比其他電源轉換拓撲結構，降壓穩壓器拓撲結構具有多項優缺點。

其優點包括：

高效率：降壓轉換器可實現超過 97% 的高效率。在同步設計中，這種高效率尤其容易實現。

輸入電壓范圍寬：降壓轉換器能處理較寬的輸入電壓范圍。

設計緊湊：它們所需的外部元器件極少，非常適合空間受限的應用。

輸出電壓靈活：輸出電壓可以在一個較寬的范圍內進行設定。

降壓開關穩壓器的缺點包括：

對負載變化響應緩慢：電流模式降壓轉換器對負載的驟然變化響應相對緩慢，尤其是在低占空比時。一旦功率晶體管 S1 關閉，它將保持關閉狀態直到下一個時鐘周期。

輸出電壓波動：由于帶寬有限，快速負載變化可能導致輸出電壓產生顯著波動。

噪聲濾波挑戰：由于開關操作產生的脈沖輸入電流，降壓穩壓器會產生電磁干擾，因此需要進行噪聲濾波。

降壓轉換器具有高效和結構緊湊的特點，但在負載響應、噪聲和電感選擇方面存在局限性。

RECOM 的 RPH 系列產品簡化了降壓穩壓器設計

設計一款性能卓越的降壓穩壓器并非易事，但 RECOM 通過將關鍵元件整合到易于使用的電源模塊中，簡化了這一過程。

圖 4：RECOM 的 RPH-3.0 簡化了在設計中添加降壓穩壓器的工作

RPH-3.0系列結構緊湊、功能多樣，旨在高效精確地滿足復雜的電源轉換需求。這款降壓穩壓器電源模塊集成了屏蔽電感器，可實現低電磁干擾，并提供了多項功能以確保最佳性能和可靠性。該模塊的最大輸入電壓為 55V，可為各種應用提供了強大穩健的解決方案，確保穩定高效的電壓調節。輸出電壓在 1 至 15V 范圍內完全可編程，可靈活滿足具體系統要求。

該電源模塊可提供最高 3A 的最大輸出電流，非常適合為各種電子設備和系統供電。RPH 系列具有短路保護 (SCP)、過電流保護 (OCP)、過電壓保護 (OVP) 和欠壓鎖定 (UVLO) 功能，確保連接設備的長久耐用和全面保護。

RPH電源模塊采用緊湊型 10mm x 12mm x 4mm QFN 封裝，非常適合空間有限的應用，便于集成。采用倒裝芯片技術來增強熱管理，確保模塊即使在苛刻的條件下也能高效工作。RPH 的效率高達 91%；這種高效率不僅可以降低能源消耗，還可以最大限度地減少熱量產生，從而提高模塊的整體可靠性并延長使用壽命。

RPH-3.0系列作為一款最先進的解決方案，集尖端技術、緊湊設計和強大保護功能于一體，適用于所有消費電子、工業應用或任何其他需要可靠負載點供電的項目，確保提供一致且高效的性能表現。

針對隔離電源應用的 RECOM 解決方案

基于降壓拓撲的電源模塊是非隔離的，即它不使用變壓器來提供輸入與輸出之間的電氣隔離。在數據采集、工業物聯網 (IIoT)、綠色能源和其他眾多領域的應用中，都需要電氣隔離。RECOM 為這些應用提供了各種隔離電源模塊。

結 論

降壓開關穩壓器是一種經過時間考驗的解決方案，具有外形緊湊、高效率等特點。在設計中使用降壓穩壓器時需要小心謹慎，而 RECOM 的 RPH-3.0 系列通過將關鍵元器件集成到緊湊且高性能的電源模塊中，提供了簡單的解決方案。