您需要交错式 DC-DC 转换器吗？

　　并非所有设计师都是电源系统工程师，但了解构建高效电源转换器的不同方法仍然是值得的。这包括 AC-DC 和 DC-DC 转换器、逆变器、PFC 电路以及任何数量的其他用于功率转换和效率的设备。尽管大多数设计人员可能不是从头开始构建电源，但他们仍然需要选择它们并了解如何将它们集成到更大的系统中，包括可能与电网交互的系统。

　　随着最近关注可再生能源及其与现有电网的整合，尤其是在美国，更多的设计师可能会转向智能基础设施和电力电子设备。功率转换是这种集成的重要组成部分，随着电网的现代化，先进的功率转换器设计肯定会有很高的需求。

　　设计人员应注意的一种重要类型的开关转换器是交错式 DC-DC 转换器。这种类型的转换器使用简单的想法来确保高效的 DC-DC 转换，但它独特地适用于可再生电网、具有多个电池的车辆以及具有独立负载的复杂系统的条件。这些转换器可以由多个转换器级构成一个大型系统，但也有一些小型转换器可用作集成电路。如果您决定在您的下一个系统中使用此转换器拓扑，请继续阅读以了解其功能和一些组件选择的最佳实践。

　　什么是交错式 DC-DC 转换器？

　　DC-DC 转换器在与某些输入直流电源交互时通常以特定拓扑运行。输入被传递到第一级转换器，通常用于降低电压并将功率输出到总线。第 2 级转换器从第 1 级输出总线断开电源，它可能会根据 PDN 该部分的需要进行向上或向下转换。在我们构建的设计中，我们将使用开关转换器作为第一级转换器，然后可能使用小型LDO 稳压器 IC再次降压以降低逻辑电平。这为您提供了如下图所示的拓扑：

　　这种用于 DC-DC 电源转换的典型拓扑几乎以某种形式用于每个 PCB。交错式 DC-DC 转换器将此应用于多个电源和负载。

　　在上述拓扑中，我们有一个单输入单输出 (SISO) 转换器，然后连接到下游 SISO 转换器，依此类推。这通常跨越 2 或 3 个阶段，以将电压从稳压或非稳压 DC 输入降压到各种逻辑电平，并且 DC IN 块可能由整流桥供电。

　　如果我们有多个隔离负载、多个源或两者兼而有之，会发生什么？这就是交错的用武之地。

　　具有交织的 MIMO、MISO 或 SIMO

　　交错是一种技术，其中多个转换器级与单个电源一起使用以驱动多个负载，使用多个电源来驱动单个负载，或这些的某种组合。交错式 DC-DC 转换器使用多个开关转换器级并联连接到输入和输出总线。交错式 DC-DC 转换器中使用了三种通用拓扑：

　　单输入多输出 (SIMO)：这可能是最常见的交错式 DC-DC 转换器类型。单个电源为单个总线上的多个并行转换器级供电。每个转换器级将输出功率馈送到其自己的负载，该负载可以与输出总线上的其余负载电隔离。

　　多输入单输出 (MISO)：这是 SIMO 交错式 DC-DC 转换器的反转。这些转换器使用多个电源运行，其中电源通常彼此独立并且不共享相同的输入总线。输出总线是共享的，因为所有转换器都为单个负载供电。

　　多输入多输出 (MIMO)：这些可能是最复杂的交错式 DC-DC 转换器，但它是太阳能电池阵列电池充电器中使用的标准转换器类型。多个电源与多个功率级交错，然后可以将功率共享给多个负载。

　　从上面的列表中，有两种明确的情况可能需要使用交错转换器。首先，您可能需要从多个电源获取电力，每个电源都具有不同的电压，并且每个电源都需要不同的升压或降压系数。其次，您可能需要为具有非常不同阻抗的多个负载供电。在 SISO 转换器的输出总线上放置一个低阻抗负载会导致转换器进入非连续导通模式，但将此负载隔离到它自己的转换器级有助于避免所有其他负载的不连续操作。

　　交错的目标

　　我在上面提到了确保连续导通模式操作，但除了确保您在此模式下操作之外，还有更多内容。有一些转换器完全以不连续模式运行的例子。交错背后的重点很简单：减少传输电流的纹波。这是通过偏移开关 PWM 信号的相位来完成的，如下例所示。