直流-直流转换器

直流 - 直流转换器是一种电子电路或机电设备，可将直流 (DC) 源从一种电压电平转换为另一种电压电平。 它是一种电力转换器。 功率水平范围从非常低（小电池）到非常高（高压电力传输）。

在功率半导体发展之前，对于小功率应用，将直流电源电压转换为更高电压的一种方法是通过使用振动器将其转换为交流电，然后通过升压变压器，最后是一个 整流器。 在需要更高功率的地方，通常使用电动发电机组，其中电动机驱动发电机产生所需电压。 （电动机和发电机可以是单独的设备，也可以组合成一个没有外部动力轴的发电机组。）这些相对低效且昂贵的设计仅在别无选择时才使用，例如为汽车收音机供电（ 然后使用需要比 6 或 12 V 汽车电池高得多的电压的热电子阀（管））。 功率半导体和集成电路的引入通过使用下述技术使其在经济上可行。 例如，首先是将直流电源转换为高频交流电作为变压器的输入——由于频率高，它体积小、重量轻、价格便宜——这会将整流后的电压改变回直流电。

虽然可以使用线性稳压器甚至电阻从较高电压获得较低电压，但这些方法会将多余的电压以热量的形式散发掉； 只有固态开关模式电路才能实现节能转换。

直流-直流转接器用于便携式电子设备，例如手机和笔记本电脑，这些设备主要由电池供电。 此类电子设备通常包含多个子电路，每个子电路都有自己的电压电平要求，不同于电池或外部电源提供的电压（有时高于或低于电源电压）。 此外，电池电压会随着存储能量的耗尽而下降。 开关式 DC 到 DC 转换器提供了一种从部分降低的电池电压增加电压的方法，从而节省空间，而不是使用多个电池来完成同样的事情。

大多数直流-直流转换器电路也调节输出电压。 一些例外情况包括高效 LED 电源，它是一种调节通过 LED 的电流的直流到直流转换器，以及可将输出电压提高一倍或三倍的简单电荷泵。

旨在xxx限度地提高光伏系统和风力涡轮机能量收集的直流-直流转换器被称为功率优化器。

对于超过几瓦的功率，用于在 50–60 Hz 电源频率下进行电压转换的变压器必须又大又重。 这使它们变得昂贵，并且它们会因绕组中的能量损失和铁芯中的涡流而受到影响。 使用变压器或电感器的 DC-DC 技术在更高的频率下工作，只需要更小、更轻且更便宜的绕线元件。 因此，即使在可以使用电源变压器的地方也使用了这些技术； 例如，对于家用电子设备，xxx将电源电压整流为直流电，使用开关模式技术将其转换为所需电压的高频交流电，然后通常再整流为直流电。 整个复杂电路比相同输出的简单电源变压器电路更便宜、更高效。 直流-直流转换器广泛用于直流微电网应用，在不同电压等级的背景下。

实用的电子转换器使用开关技术。 开关模式直流 - 直流转换器通过暂时存储输入能量然后将该能量释放到不同电压的输出，将一个直流电压电平转换为另一个可能更高或更低的电压电平。 存储可以在磁场存储组件（电感器、变压器）或电场存储组件（电容器）中。 这种转换方法可以增加或减少电压。 开关转换通常比线性电压调节更节能（典型效率为 75% 至 98%），线性电压调节将不需要的功率作为热量耗散。 效率需要快速的半导体器件上升和下降时间； 然而，这些快速转换与布局寄生效应相结合，使电路设计具有挑战性。 开关模式转换器的更高效率减少了所需的散热，并增加了便携式设备的电池续航能力。