影响DC/DC变换器选择的因素

图1示出了一个基于电感的开关式电压变换调节器、一个不带电压调节的采用电容的电荷泵式变换器以及一个带电压调节（稳压）的电荷泵式变换器。三种变换器的工作原理都是先储存能量，然后以受控方式释放能量，从而得到所需要的输出电压。电感式开关电压调节器采用电感器存储能量，而电荷泵式变换器则采用电容器。 对某一工作来讲，最佳的直流-直流变换器是可以用最小的安装成本满足系统总体需要的。这可以通过一组描述DC/DC变换器性能的参数来衡量，它们包括：

● 高效率

● 小的安装尺寸

● 小静态电流

● 较小的最小工作电压

● 产生的噪声低

● 高功能集成度

● 足够的输出电压调节能力

● 低安装成本

效率

电感开关式　多数低成本、电池供电的电感开关调节器的转换效率为80%-85%。损耗主要来自外部二极管和调制器开关。

带电压调节的电荷泵式　带电压调节的电荷泵直流电压变换器（如图1）在基本电荷泵式变换器的输出之后增加了低压差的线性调节器。虽然这提供了电压调节，但效率却由于后端调节器的功耗而下降。为达到最高的效率，电荷泵的输出应当与后端调节器的调节后电压尽可能接近。

最佳选择　无电压调节的电荷泵式（在不需要严格的输出调节的应用中），或带电压调节的电荷泵式（如果后端调节器两端的压差足够小的话）。

安装尺寸

电感开关式　虽然很多新型电感开关式变换器都可以提供SOT封装，但它们仍然需要通常物理外形较大的外部电感。而开关式直流电压变换器的电路布局本身很多时候也需要更大的板级空间（额外的去耦、特殊的地线处理、屏蔽等）。

电荷泵式　电荷泵式变换器不用电感，但需要外部电容。新型电荷泵器件采用SOP封装，工作在较高的频率，因此可以使用占用空间较小的小型电容器（1uF）。基于电容的电荷泵直流电压变换器可以对输入电压反转、倍增或分割。某些情况下，电荷泵IC芯片和电容合起来所占用的空间还不如开关式变换器中的电感大！利用电荷泵获得正负组合输出也很容易。象TCM680这样的器件仅用外部电容即可支持+2VIN的输出电压 。而采用电感开关式直流电压变换器要获得同样的输出电压则需要独立的两个变换器，如用一个变换器的话，就得用具有复杂拓扑结构的变压器。

带电压调节的电荷泵式　增加分立的后端电压调节器占用了更多空间，然而许多此类调节器都有SOT形式的封装，减轻了这一问题。新型带电压调节的电荷泵器件，如TCM850，在单个8引脚SOIC封装中结合了电荷泵、可调节后端电压调节器和关闭控制。 最佳选择　无电压调节或带电压调节电荷泵。

静态电流

电感开关式　频率调制（PFM）电感开关式变换器是静态电流最小的开关结构直流电压变换器。通过频率调制进行电压调节可在小负载电流下使供电电流最小。

无电压调节的电荷泵式　电荷泵式变换器的静态电流与工作频率成比例。多数新型电荷泵工作在150KHz以上的频率，从而可使用1uF甚至更小的电容。为克服因此带来的静态电流大的问题，一些电荷泵式变换器具有关闭输入脚，以在长时间闲置的情况下关闭电荷泵，从而将供电电流降至接近0。

带电压调节的电荷泵式　后端电压调节器增加了静态电流，因此带电压调节的电荷泵在静态电流方面比基本电荷泵表现还要差。

最佳选择　采用电感的开关式（特别是频率调制（PFM）开关式）直流变换器。

最小工作电压

电感开关式　电池供电专用开关调节器（如TC16）可在低至1V甚至更低的电压下启动工作，因此非常适合单电池供电的应用。

电荷泵式/ 带电压调节的电荷泵式 多数电荷泵式直流变换器的最小工作电压为1.5V或更高，因此适合于至少有两节电池的应用。但请注意!更低输入电压的电荷泵正在开发之中！

最佳选择　采用电感的开关式直流变换器（至少在目前）。

产生的噪声 电感开关式　众所周知，电感开关式变换器是电源噪声和开关辐射噪声（EMI）的来源。会在宽频带内产生噪声的宽带PFM开关变换器更是如此。许多供应商提供高频率的开关式变换器，其产生的噪声落在系统感兴趣的频带之外。

电荷泵式/带电压调节的电荷泵式 电荷泵式变换器不使用电感，因此其EMI可以忽略。讨厌的泵输入噪声可以通过一个小电容消除。

最佳选择　无电压调节或带电压调节的电荷泵。

集成

电感开关式　集成了开关调节器和其它功能（如电压检测器和线路调节器）的芯片现在已有几家供应商在提供。如TC16芯片就在一个SO-8封装内集成了一个PFM升压变换器、LDO和电压检测器。与分立实现方案相比，此类器件提供了优异的电气性能，并且占用较小的空间。

带电压调节的电荷泵式　最近集成更多功能在带电压调节的电荷泵芯片中成为一种趋势。很明显，下一代带调节电荷泵的功能集成度将可与利用电感的开关式直流变换器芯片相比。

最佳选择 开关式直流变换芯片（至少现在）。

输出调节

电感开关式　低成本电池供电的开关式变换器提供了足够大多数便携应用的调节能力。一些开关变换器还具有外部补偿引脚，允许用户根据手头的应用“精细调整”输出的瞬态响应特性。

电荷泵式　此类器件输出没有电压调节。它们简单地将输入电压变换为输出电压（nx VVIN，其中n是整数）。因此，输出电压会随着负载电流的增加而下降。虽然这对某些应用（如LCD偏置）并不是问题，但多数其它应用都需要稳定的输出电压。

带电压调节的电荷泵式　通过后端线性电压调节器（片上或外部）提供电压调节（稳压）。某些情况下，可能需要为电荷泵增加开关级数，以为后端调节器提供足够的净空间。这需要增加外部电容，从而对尺寸、成本和效率带来负面的影响。除此之外，后端线性调压器可使带调节电荷泵的输出电压稳定性与采用电感的开关式直流变换器一样好（某些情况下甚至更好）。

最佳选择　带电压调节的电荷泵式.

安装成本

电感开关式　采用电感的开关变换器成本比以前变得低了，并且需要更少的外部元件。然而，他们通常最少需要一个外部电感、电容和肖特基二极管。但二极管、电感，再加上相对价格较高的开关变换芯片，总成本要比电荷泵高。特别是在需要屏蔽的时候更是如此。

电荷泵式　无电压调节的电荷泵比开关变换器便宜，因为有多个供货源（保证价格的竞争性），并仅需要外部电容（没有电感）。这节约了板空间、电感的成本，以及某些情况下的屏蔽成本。

带电压调节的电荷泵式　根据考虑的特定器件有所不同，带电压调节的电荷泵变换器的成本大约与开关变换器本身的成本相当。某些情况下，可以通过采用外部后端电压调节器节约成本，但却会牺牲尺寸和效率。 最佳选择　电荷泵式 （不需要严格稳压的场合）。否则带电压调节电荷泵式变换器和开关式变换器的成本大致相当。

比较小结

表1总结了上述比较。通过快速浏览这一表格可以了解到，在需要100mA以下输出电流的应用中，利用电感的开关式变换器、采用电容的电荷泵变换器和带电压调节的电荷泵式直流直流变换器各自的相对优缺点。考虑到所有因素可以看到，在某些情况下，无电压调节和带电压调节的电荷泵式直流-直流变换器比采用电感的开关式直流变换器要好。因此在您进行便携式应用设计时，请仔细考虑一下电荷泵式和开关式调节器到底哪一种更合用！

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