DCDC直流降压型电压变换原理详解

根想要将50V的直流电压降到40V，有什么办法？

这属于电源设计部分内容，DCDC直流降压型电压变换，输入电压为50V，输出40V，输入与输出之间的压差为10V，压降有点高，若采用线性的方式降压，负载电流不能太高，一般500mA以内最佳，否则降压芯片自身功耗太大，不但散热不好处理，而且效率低，浪费能量。线性降压方式降压芯片的功耗P=（输入-输出）×负载电流，若负载电流500mA，功耗P为10V×500mA=5W，若1A自身功耗P达10W。

1、线性降压方式，负载电流500mA以内

原理如下图所示，采用TI的LDO线性电源芯片LM117HV进行降压稳压，LM117HV最大输入电压高达60V，输入电压范围4.2V~60V，输出电压范围1.25V~57V，最大输出电流1.5A，工作温度范围-65℃~150℃。LM117HV内部具有1.25V基准源，其输出电压公式为：Vout=1.25×（1+R2/R1），要求输出电压40V，代入公式即1.25×（1+R2/R1）=40，求得R2/R1=31，选择合适的标称阻值即可，比如选择R1=200Ω，R2=6.2KΩ可得输出电压为40V。

LM117HV的封装为TO-3，具体设计时一般贴在散热器表面上，利于散热。虽然该芯片最大输出电流可达1.5A，但是实际使用时负载电流不要太大，小于500mA最佳。若负载电流500mA该芯片功耗已达5W；若负载电流1.5A，功耗高达15W！不是不行，而是建议不要这么使用，当然散热处理得好也完全可以使用，但是效率低，功率内损严重，而且散热也不好处理，若电流较大建议采用开关电源芯片方式降压。

注：线性降压方式除了使用专用的线性电源芯片设计之外，还可以使用大功率晶体管、场效应管等进行降压设计。比如使用稳压管与NPN型功率三极管配合的设计方式，（关注公众号：电路一点 通）通过稳压管控制三极管基极的电压，那么发射极的电压约为基极的电压-0.6V，50V电源输入端为三极管的集电极。也可以使用比较器、场效应管组成的负反馈电路控制场效应管的内阻，从而实现40V稳压输出。

2、采用开关电源芯片设计

采用开关电源芯片设计的优点是转换效率较高，一般80%~90%左右。线性LDO电源芯片在压差不大，负载电流较小的场合使用是挺方便的，电路设计较简单，缺点就是效率低。

下面介绍一款TPS54560B开关电源芯片，该芯片属于TI公司生产，输入电压范围4.5V~60V，输出电压范围0.8V~58.8V，最大输出电流高达5A，工作温度范围-40~150℃，转换效率90%左右。其输出电压公式为Vout=0.8(1+RHS/RLS），比如下图为官方参考实例，输入7V~60V，输出5V，其中R5=53.5k，R6-10.2k，代入公式计算Vout=0.8(1+53.5k/10.2k)≈5。

要求输出40V，根据计算公式0.8(1+RHS/RLS）=40，可得RHS/RLS=49，可选RHS=62K，RLS=1.27K。

该芯片属于SO-8封装，芯片个头很小，却能输出5A电流，这就是线性电源芯片与开关电源芯片的不同之处，开关电源芯片功耗低、转换效率高，不需要做散热处理，在体积和重量方面都有很大优势。

总结：50V降压40V，这个电压有点高，超出36V安全电压，具有一定的危险性。由于电压较高，很多常规的电源芯片都无法满足设计要求，其实这两款芯片也是很常用的芯片，LM117HV和LM317类似，输入电压范围较高，TPS54560B属于TI很常用的开关电源芯片。

审核编辑：汤梓红