通過(guò)使用開(kāi)關(guān)穩壓器，可以顯著(zhù)抑制電路的發(fā)熱量，不僅更節能，還可以減小散熱器尺寸，從而能夠減小電路規模并設計出低發(fā)熱的電源電路。

用開(kāi)關(guān)穩壓器制作DC-DC轉換器

開(kāi)關(guān)穩壓器IC是一種從一定的直流電壓中獲得所需電壓值的電源IC，用于控制開(kāi)關(guān)式的DC-DC轉換器。

還有一種方法是通過(guò)使用了齊納二極管或三端穩壓器等器件的電路從高電壓產(chǎn)生所需電壓（降壓），但如果需要幾安培的大電流，就需要通過(guò)開(kāi)關(guān)穩壓器來(lái)降壓了。

比預期更易用的開(kāi)關(guān)穩壓器IC

這次使用的開(kāi)關(guān)穩壓器IC ROHM BD9E301。表面貼裝型SOP8封裝，但也可通過(guò)轉換板在萬(wàn)用板上使用。

開(kāi)關(guān)穩壓器的優(yōu)點(diǎn)

在電源電路中使用開(kāi)關(guān)穩壓器的好處是“效率高”。使用開(kāi)關(guān)穩壓器時(shí)需要一些外置器件才能使用。與三端穩壓器不同，它僅憑IC和電容器是無(wú)法工作的，這部分因素可能會(huì )給人一種難以下手的印象。

知道開(kāi)關(guān)式穩壓器工作原理的人，可能會(huì )因為“必須附上振蕩器和線(xiàn)圈之類(lèi)的器件才能用，對吧？”這種先入為主的偏見(jiàn)而不太喜歡開(kāi)關(guān)穩壓器。其實(shí)，由于最近的開(kāi)關(guān)IC中內置了大部分功能，因此所需的外置元器件很少，電路設計已經(jīng)越來(lái)越容易了，不需要花費太多的時(shí)間和精力。

雖然用來(lái)降低電壓的降壓電路方式有很多種，但使用開(kāi)關(guān)穩壓器的方式可以實(shí)現高達80%～95%的轉換效率。其他還有使用三端穩壓器的方式，但效率通常只有50%以下，功耗浪費嚴重，而且發(fā)熱量非常大。需要將較大負載連接到降壓電路時(shí)，可以通過(guò)使用開(kāi)關(guān)穩壓器來(lái)創(chuàng )建發(fā)熱量少的節能型電路。

創(chuàng )建DC-DC轉換器電路

現在，我們要使用開(kāi)關(guān)穩壓器IC制作DC-DC轉換器了。

這次，我們將使用一款從12V電源的輸入可以輸出5V/2A的DC-DC轉換器。這個(gè)輸出規格的話(huà)，可以驅動(dòng)USB設備，因此，還可以讓您的自制設備具備USB充電器功能。

開(kāi)關(guān)穩壓器IC使用ROHM的BD9E301。該IC內置有FET，支持最大2.5A的輸出，輸入電壓范圍寬（7～36V），具有可通過(guò)外置電阻自由調整輸出電壓的功能。

BD9E301的技術(shù)規格書(shū)。開(kāi)關(guān)穩壓器的技術(shù)規格書(shū)中提供了電路設計示例，可以參考示例創(chuàng )建電路。

出處：7.0V～36V 輸入、2.5A 內置MOSFET 1ch 同步整流降壓DC-DC轉換器 – BD9E301EFJ-LB(E2) | ROHM Co., Ltd.

在開(kāi)關(guān)穩壓器的技術(shù)規格書(shū)中，除了基本規格外，還提供了電路設計示例和圖案布局示例等內容，因此我們將參考技術(shù)規格書(shū)進(jìn)行電路設計。

將開(kāi)關(guān)穩壓器IC裝在轉換板上之后安裝在萬(wàn)用板上的樣子。

由于BD9E301是表面貼裝型IC，所以需要通過(guò)轉換板安裝在萬(wàn)用板上。使用轉換板的話(huà)，可能會(huì )因散熱量不足而導致故障，所以在使用轉換板時(shí)要注意電流量和發(fā)熱量。

我們根據技術(shù)規格書(shū)中的應用電路，將電子器件焊接到電路板上。由于輸出電壓由R1和R2的分壓電阻之比決定，因此我們將R1設置為12kΩ，將R2設置為3kΩ，其他部件使用與技術(shù)規格書(shū)中相同的元器件。

由于開(kāi)關(guān)電源是在高頻下反復ON/OFF的電路，因此應盡可能將元器件安裝在靠近IC的位置，以免布線(xiàn)距離變長(cháng)。從某種意義上講，開(kāi)關(guān)穩壓器的布局是需要格外用心的項目之一。由于技術(shù)規格書(shū)上也提供了基本的布局說(shuō)明，所以我們將參考其中的元器件布置方案來(lái)創(chuàng )建電路。

完成的DC-DC轉換器的背面。在表面上安裝了DIP器件，在焊接面上安裝了線(xiàn)圈。要實(shí)際安裝的元器件很少，只需要電阻器、幾個(gè)電容器和1個(gè)線(xiàn)圈即可使用開(kāi)關(guān)穩壓器制作DC-DC轉換器。

當將12V電壓施加到完成的電路時(shí)，輸出了5V電壓。由于輸出電壓是通過(guò)反饋來(lái)維持穩定的，因此即使外部電壓波動(dòng)，也能始終輸出5V。這個(gè)開(kāi)關(guān)穩壓器IC可輸出高達（電源電壓 x 0.7V）的電壓，因此理論上即使電壓降至7.2V也能工作。

我們已經(jīng)創(chuàng )建了一個(gè)5V/2A的電源電路，現在，讓我們將USB引腳連接到輸出部分，以便為USB設備供電。

如果您將USB引腳連接到自制的5V DC-DC轉換器，也可以為USB設備充電。照片中正在為iPad充電。發(fā)熱量出乎意料地小，可以穩定充電。

按照這種方式，即使用開(kāi)關(guān)IC，也能輕松制作出5V輸出的電源電路。在制作電路時(shí)，作為附加功能增加USB充電功能可能會(huì )很有趣。

要想將開(kāi)關(guān)電源做成產(chǎn)品推出，還會(huì )涉及到很多問(wèn)題，比如PCB布局和是否符合EMI（電磁干擾）相關(guān)法規。在這里希望大家了解的是，使用開(kāi)關(guān)穩壓器IC可以輕松完成電路設計這部分。

創(chuàng )建DC-DC轉換器電路

前面也提到過(guò)，最近的開(kāi)關(guān)IC由于外置元器件少，電路設計材料也豐富，因此使用它們可以輕松地創(chuàng )建開(kāi)關(guān)方式的降壓電路。

在實(shí)際的電源電路設計中，您是否為不知道該用開(kāi)關(guān)穩壓器好還是用三端穩壓器好而煩惱過(guò)呢？

開(kāi)關(guān)穩壓器的魅力在于其效率高，但在某些電路應用中，這項優(yōu)勢可能無(wú)法充分發(fā)揮出來(lái)。例如，在僅使用微控制器和幾個(gè)LED的、電流僅幾十mA的電路中，即使提高效率，也沒(méi)有太大的實(shí)用價(jià)值。

此外，開(kāi)關(guān)式電源的效率會(huì )隨著(zhù)負載電流的減小而降低，相反地，三端穩壓器的效率則較好，此時(shí)開(kāi)關(guān)穩壓器所需元器件數量多、噪聲紋波大等缺點(diǎn)就顯得比較突出了。在這種情況下，從整體成本上看，使用三端穩壓器更具優(yōu)勢。

總體而言，不要簡(jiǎn)單地認為“開(kāi)關(guān)穩壓器效率高所以更好！”而選擇它，而是要從功耗和電路尺寸等各方面因素綜合考慮來(lái)選擇合適的方式，這一點(diǎn)很重要。

總結

當聽(tīng)到“開(kāi)關(guān)穩壓器”這個(gè)詞時(shí)，首先讓人想到的可能是“難以操作”，但實(shí)際用它試試看時(shí)，您會(huì )發(fā)現其實(shí)并不像想象中的那么麻煩，稍加努力就可以創(chuàng )建出高效的電源電路。

如果您能夠玩轉開(kāi)關(guān)穩壓器，除了降壓之外，還可以自由自在地操作電路的電壓（比如升壓、反相、升降壓等），這會(huì )讓您的電路設計范圍更寬更廣。

開(kāi)關(guān)電源設計中的真正難點(diǎn)在于決定元器件配置的圖案布局，以及符合各國法規的EMI對策。其實(shí)如果只是試制級別的話(huà)，很容易就可以做出來(lái)。因此，在電子作品制作中，開(kāi)關(guān)穩壓器不失為一個(gè)不錯的選擇。

這次我們使用的是表面貼裝型開(kāi)關(guān)穩壓器IC，其實(shí)還有可直接用于萬(wàn)用板的DIP型IC和內置有線(xiàn)圈的開(kāi)關(guān)穩壓器等產(chǎn)品，因此，開(kāi)關(guān)IC在電子制作中已經(jīng)變得越來(lái)越方便使用了。此外，在最新的產(chǎn)品中，還包括輸出電流高達7A～8A且內置FET的產(chǎn)品類(lèi)型。

對于正在用三端穩壓器和大型散熱器制作電源電路的人，或者正在通過(guò)連接DC-DC轉換器模塊制作小物件的人而言，挑戰使用開(kāi)關(guān)穩壓器IC進(jìn)行電路設計，不失為一個(gè)不錯的嘗試。

開(kāi)關(guān)穩壓器和線(xiàn)性穩壓器的區別。兩種穩壓器各有利弊，所以要物善其用，根據具體情況區分選用。三端穩壓器屬于線(xiàn)性穩壓器。