利用電容、電感的儲(chǔ)能的特性，通過(guò)可控開(kāi)關(guān)(MOSFET等)進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，將輸入的電能儲(chǔ)存在電容(感)里，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電能再釋放給負(fù)載，提供能量就是開(kāi)關(guān)電源。

其輸出的功率或電壓的能力與占空比(由開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與整個(gè)開(kāi)關(guān)的周期的比值)有關(guān)。開(kāi)關(guān)電源可以用于升壓和降壓。

DC-DC轉(zhuǎn)換器是利用MOSFET開(kāi)關(guān)閉合時(shí)在電感器中儲(chǔ)能，并產(chǎn)生電流。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，貯存的電感器能量通過(guò)二極管輸出給負(fù)載。如下圖所示：

三種典型的DC-DC變換器框圖

所示三種變換器的工作原理都是先儲(chǔ)存能量，然后以受控方式釋放能量，從而得到所需要的輸出電壓。對(duì)某一工作來(lái)講，最佳的開(kāi)關(guān)式DC-DC變換器是可以用最小的安裝成本滿足系統(tǒng)總體需要的。

這可以通過(guò)一組描述開(kāi)關(guān)式DC-DC變換器性能的參數(shù)來(lái)衡量，它們包括：高效率、小的安裝尺寸、小的靜態(tài)電流、較小的工作電壓、低噪聲、高功能集成度、足夠的輸出電壓調(diào)節(jié)能力、低安裝成本。

一、工作效率

①電感式DC-DC變換器：電池供電的電感式DC-DC變換器的轉(zhuǎn)換效率為80%~85%，其損耗主要來(lái)自外部二極管和調(diào)制器開(kāi)關(guān)。

②無(wú)電壓調(diào)節(jié)的電荷泵：為基本電荷泵(如TC7660H)。它具有很高的功率轉(zhuǎn)換效率(一般超過(guò)90%)，這是因?yàn)殡姾杀玫膿p耗主要來(lái)自電容器的ESR和內(nèi)部開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻(RDS-ON)，而這兩者都可以做得很低。

③帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵：它是在基本電荷泵的輸出之后增加了低壓差的線性調(diào)節(jié)器。雖然提供了電壓調(diào)節(jié)，但其效率卻由于后端調(diào)節(jié)器的功耗而下降。為達(dá)到最高的效率，電荷泵的輸出電壓應(yīng)當(dāng)與后端調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后的電壓盡可能接近。

最佳選擇是：無(wú)電壓調(diào)節(jié)式電荷泵(在不需要嚴(yán)格的輸出調(diào)節(jié)的應(yīng)用中)，或帶電壓調(diào)節(jié)式電荷泵(如果后端調(diào)節(jié)器兩端的壓差足夠小)。

二、靜態(tài)電流

①電感式DC-DC變換器：頻率調(diào)制(PFM)電感式DC-DC變換器是靜態(tài)電流最小的開(kāi)關(guān)式DC-DC變換器，通過(guò)頻率調(diào)制進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)可在小負(fù)載電流下使供電電流最小。

②無(wú)電壓調(diào)節(jié)的電荷泵：電荷泵的靜態(tài)電流與工作頻率成比例。多數(shù)新型電荷泵工作在150kHz以上的頻率，從而可使用1μF甚至更小的電容。為克服因此帶來(lái)的靜態(tài)電流大的問(wèn)題，一些電荷泵具有關(guān)閉輸入引腳，以在長(zhǎng)時(shí)間閑置的情況下關(guān)閉電荷泵，從而將供電電流降至接近零。

③帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵：后端電壓調(diào)節(jié)器增加了靜態(tài)電流，因此帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵在靜態(tài)電流方面比基本電荷泵要差。

最佳選擇是：電感式DC-DC變換器，特別是頻率調(diào)制(PFM)開(kāi)關(guān)式。

三、最小工作電壓

①電感式DC-DC變換器：電池供電專(zhuān)用電感式DC-DC變換器(如TC16)可在低至1V甚至更低的電壓下啟動(dòng)工作，因此非常適合用于單節(jié)電池供電的電子設(shè)備。

②無(wú)電壓調(diào)節(jié)的電荷泵/帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵：多數(shù)電荷泵的最小工作電壓為1.5V或更高，因此適合于至少有兩節(jié)電池的應(yīng)用。

最佳選擇是：電感式DC-DC變換器。

四、產(chǎn)生的噪聲

①電感式DC-DC變換器：電感式DC-DC變換器是電源噪聲和開(kāi)關(guān)輻射噪聲(EMI)的來(lái)源。寬帶PFM電感式DC-DC變換器會(huì)在寬頻帶內(nèi)產(chǎn)生噪聲?？刹扇√岣唠姼惺紻C-DC變換器的工作頻率，使其產(chǎn)生的噪聲落在系統(tǒng)的頻帶之外。

②無(wú)電壓調(diào)節(jié)的電荷泵/帶電壓調(diào)節(jié)的電荷泵：電荷泵不使用電感，因此其EMI影響可以忽略。泵輸入噪聲可以通過(guò)一個(gè)小電容消除。