降壓轉換器與升壓轉換器的差異:轉換比、元件配置、電流、效率、用途比較
兩者都是以開關、電感、二極體(或第 2 個開關)、電容等相同元件構成的切換式 DC-DC 轉換器,但排列方式不同。降壓轉換器將開關放在輸入與電感之間,依導通時間的比例(工作週期 D)將輸入電壓切割後平均,理想上輸出 D 倍的較低電壓。升壓轉換器將電感放在輸入側,以開關將其接地使電感儲存能量後再釋放到輸出,理想上輸出 1/(1−D) 倍的較高電壓。
| 項目 | 降壓(Buck)轉換器 | 升壓(Boost)轉換器 |
|---|---|---|
| 輸出電壓範圍 | 低於輸入(0 至輸入電壓) | 高於輸入(輸入電壓以上) |
| 理想電壓轉換比(電流連續模式) | Vout/Vin = D | Vout/Vin = 1/(1−D) |
| 例(D = 0.5 時) | 由 12 V 轉為 6 V | 由 12 V 轉為 24 V |
| 元件配置 | 開關在輸入與電感之間,電感在輸出側。二極體位於開關與電感之間的節點與接地之間 | 電感在輸入側,開關位於電感後方的節點與接地之間。二極體位於該節點與輸出之間 |
| 動作 | 導通時經由電感將電流送往輸出,關斷時電感電流經由二極體持續流動 | 導通時在電感中儲存能量,關斷時電感的電壓疊加在輸入上,將能量釋放到輸出 |
| 輸入電流 | 斷續(只在開關導通期間流動)。輸入電容很重要 | 連續(經由電感持續流動) |
| 輸出電流 | 連續(由電感持續流出)。輸出漣波小 | 斷續(只在開關關斷期間送達)。輸出電容的漣波電流大 |
| 效率 | 依條件約 80 至 95% | 依條件約 80 至 95%。升壓比大時會降低 |
| 控制 | 控制迴路容易設計 | 電流連續模式下有右半平面零點,難以提高控制迴路的頻寬 |
| 停止切換時 | 輸入與輸出斷開 | 輸入電壓會經由電感與二極體持續出現在輸出。要完全切斷需要另外的開關 |
| 主要用途 | 由 12 V 或 5 V 產生 CPU 或 SoC 的核心電壓(1 V 左右)、由電池產生低電壓 | 由鋰離子電池(約 3.0 至 4.2 V)產生 5 V、驅動串聯的 LED、交流電源的功率因數修正(PFC) |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。