-----本文简介-----

主要内容包括：

DC-DC的效率与什么因素有关

如何选取高效DC-DC

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----- 正文 -----一、影响DC-DC效率的因素 1. 晶体管损耗 如下图中的两种同步型和非同步型DC-DC，对于同步型DC-DC，MOS管导通内阻和外部二极管均会产生损耗，而且相对于同步型无二极管结构，非同步型二极管的损耗更大。

以TI的TLV62569DBVR为例，如下图其下管MSO导通阻抗为60mΩ，那么在1A时其损耗即：1*1*0.06＝60ｍＷ，

而TI的TPS54331DR为非同步型DC-DC，我们为其选取一个肖特基二极管SS34，如下图其在1A时的压降约为0.45V，则其损耗为0.45*1=450mW，远大于同步型的60mW。

2. 电感损耗 电感实际中不是理想中的纯电感，其还存在着一定的直流阻抗，虽然是毫欧级别，但是在大电流场景中也是不可忽略的损耗。

另外，电感在工作过程中还存在着磁芯损耗，这个损耗相较于其直流损耗较小，可以忽略不记。

二、DC-DC的控制模式与效率 DC-DC的控制模式很多，以下主要对比PWM、PFM、PSM模式的效率。 1. PWM模式 如下图是PWM控制模式的DC-DC，PWM(Pulse Width Modulation)，脉冲宽度调制，顾名思义，放大图可以看出，其周期T是不变的，而脉冲宽度tD1、tD2、tD3、tD4、是不同的。

2. PFM模式 PFM( Pulse Frequency modulation) ,脉冲频率调制模式，如下图，其脉冲宽度t0是恒定的，但其周期T1、T2、T3、T4是变化的，因此称其是脉冲频率调制。

3. PWM与PFM控制的效率差异来自哪里？ 两种控制模式都是在控制MOS管的通断，那么为何会有效率的差异呢？如下图，理想状况下，当MOS管开通时VDS等于0，此时虽然有电流通过，但是其消耗功率P=VDS*ID=0。

而实际应用中，由于MOS开通与关断都需要一定的时间，同时VDS也不能做到0，因此存在着VDS与ID同时不为0的情况，由此会消耗功率。如下图，消耗功率P随MOS管的开关而起伏。

那么很明显，开关越频繁，消耗功率越多，PWM模式由于是固定频率，因此不管其输出多大负载，MOS都在以固定频率开关，即使在低负载的情况下，MOS管也有很大的损耗。而PFM模式的周期不定，因此可以在低负载的状态下，降低开关频率，这样额外损耗就小了许多。 4. PSM模式 PSM（Pulse Skip Modulation），脉冲跳跃模式是结合PWM与PFM的一种模式，他的脉冲宽度是固定的，而且后期也是固定的，那么它如何调制呢？他是通过跳过其中部分周期，在部分周期内MOS完全关闭的方式来为负载提供电流。如下图是三者对比图。

如下图分别是TI的TLV62569在PWM模式与PSM模式下VSW的波形图，由横轴时间轴可以看出，PSM模式下开关时间间隔增大了，也就意味着开关损耗降低了。

图：PWM模式时在１A负载下的SW波形

图：PSM模式时在0.1A负载下的SW波形

三、如何提高DC-DC效率 1.DC-DC选型 首先要获得更高的效率，非同步型DC-DC的外部二极管损耗不能接受，尤其是在低负载的情况下。 其次选型根据你的电路设计工况来选，如果是长时间高负载，那么可以选择PWM模式的DC-DC；如果是伴随系统休眠时的低负载，那么再要考虑在低负载时的效率，此时选固定PWM模式的DC-DC就不太适合了，可以选择低负载时是PFM或者PSM模式的DC-DC。 如下图是TI的TLV62569的效率，其低负载时会由PWM模式切换为PSM模式,因此其低负载效率非常高。图：效率与负载电流的关系

2. 电感选型 关注电感在工况电流下的直流阻抗，选取直流阻抗更小的电感。同时一般情况下同类型电感的电感量越小其直流阻抗越小 ，因此尽量在满足要求的情况下选择更小感值的电感。 3. 二极管选型 如果迫于成本或者其他原因而不得不使用非同步型DC-DC，那么在选择二极管时要尽可能选择压降更小的二极管以获得更低的损耗。

4. 注意效率与纹波不可兼得 PFM与PFM模式的DC-DC虽然在低功耗下效率更高，但是由于其脉冲频率不固定，因此其谐波的频谱较为分散，滤波较为困难，所以其纹波相较于PWM模式的DC-DC高很多。 同时有的PFM或PSM模式的DC-DC在低负载下的脉冲频率过低，甚至低于20KHz，此时可能产生人耳能听到的声音。 所以一般的DC-DC只能退而求其次，选择在重负载时用PWM模式而在轻负载时切换为PSM或PFM模式。而我们在选型时也要结合纹波与效率需求选择更适合的DC-DC。加入粉丝群讨论——关注：公众号并后台回复：粉丝群

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