于需要從高輸入電壓轉(zhuǎn)換為極低輸出電壓的應(yīng)用，有不同的解決方案。一個(gè)有趣的例子是從 48 V 降至 3.3 V 的轉(zhuǎn)換。這種規(guī)格不僅在信息技術(shù)市場的服務(wù)器應(yīng)用中很常見，而且在電信領(lǐng)域也很常見。　　如果降壓轉(zhuǎn)換器（降壓）用于此單個(gè)轉(zhuǎn)換步驟，如圖 1 所示，則會出現(xiàn)占空比較小的問題。

　　圖 1：在一個(gè)轉(zhuǎn)換步驟中將電壓從 48 V 轉(zhuǎn)換為 3.3 V。
　　占空比是導(dǎo)通時(shí)間（當(dāng)主開關(guān)打開時(shí)）和關(guān)斷時(shí)間（當(dāng)主開關(guān)關(guān)閉時(shí)）之間的關(guān)系。降壓轉(zhuǎn)換器具有占空比，其由以下公式定義：
　　占空比\周期=
　　輸出\電壓
　　輸入\電壓
　　這意味著在 1 MHz 開關(guān)頻率（每個(gè)開關(guān)周期 1000 ns）下，Q1 開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間僅為 70 ns。然后，Q1 開關(guān)關(guān)閉 930 ns，Q2 開啟。對于此類電路，必須選擇允許 70 ns 或更短的最小導(dǎo)通時(shí)間的開關(guān)穩(wěn)壓器。如果選擇這樣的組件，則會面臨另一個(gè)挑戰(zhàn)。通常，當(dāng)工作周期非常短時(shí)，降壓調(diào)節(jié)器的極高功率轉(zhuǎn)換效率會降低。這是因?yàn)橹挥泻芏痰臅r(shí)間可用于在電感器中存儲能量。電感需要在關(guān)斷期間長時(shí)間供電。這通常會導(dǎo)致電路中產(chǎn)生非常高的峰值電流。為了降低這些電流，L1 的電感需要相對較大。這是因?yàn)樵趯?dǎo)通期間，圖 1 中的 L1 兩端施加了很大的電壓差。
　　在示例中，我們看到導(dǎo)通期間電感器兩端的電壓約為 44.7 V，開關(guān)節(jié)點(diǎn)側(cè)的電壓為 48 V，輸出側(cè)的電壓為 3.3 V。電感電流通過以下公式計(jì)算：
　iL=1L∫uLdt　　如果電感器兩端存在高電壓，則電流會在固定時(shí)間段內(nèi)以固定電感值上升。為了降低電感峰值電流，需要選擇較高的電感值。然而，較高值的電感器會增加功率損耗。在這些電壓條件下，Analog Devices 的高效 LTM8027 μModule 穩(wěn)壓器在 4 A 輸出電流下僅實(shí)現(xiàn) 80% 的電源效率。
　　如今，提高電源效率的一種非常常見且更高效的電路解決方案是產(chǎn)生中間電壓。圖 2 顯示了具有兩個(gè)高效降壓（降壓）穩(wěn)壓器的級聯(lián)設(shè)置。在第一步中，48V 電壓轉(zhuǎn)換為 12V。然后，在第二個(gè)轉(zhuǎn)換步驟中，該電壓被轉(zhuǎn)換為 3.3V。 。當(dāng)電壓從 48V 降至 12V 時(shí)，LTM8027 μModule 穩(wěn)壓器的總轉(zhuǎn)換效率超過 92%。使用 LTM4624 執(zhí)行從 12V 降至 3.3V 的第二個(gè)轉(zhuǎn)換步驟，轉(zhuǎn)換效率為 90%。總功率轉(zhuǎn)換效率為 83%。這比圖 1 中的直接轉(zhuǎn)換高 3%。
　　圖 2：分兩步從 48 V 降至 3.3 V 的電壓轉(zhuǎn)換，包括 12 V 中間電壓。
　　這可能相當(dāng)令人驚訝，因?yàn)?3.3 V 輸出上的所有功率都需要通過兩個(gè)單獨(dú)的開關(guān)穩(wěn)壓器電路運(yùn)行。由于占空比短以及由此產(chǎn)生的高電感器峰值電流，圖 1 中電路的效率較低。
　　在將單降壓架構(gòu)與中間總線架構(gòu)進(jìn)行比較時(shí)，除了電源效率之外，還有很多方面需要考慮?！　∵@一基本問題的另一種解決方案是 Analog Devices 的新型混合降壓控制器 LTC7821。它將電荷泵作用與降壓調(diào)節(jié)相結(jié)合。這使得占空比為 2×VIN/VOUT，因此可以在非常高的功率轉(zhuǎn)換效率下實(shí)現(xiàn)非常高的降壓比。

　　圖 3 顯示了 LTC7821 的電路設(shè)置。它是一種混合降壓同步控制器。它將電荷泵與利用降壓拓?fù)涞耐浇祲恨D(zhuǎn)換器相結(jié)合，將輸入電壓減半。有了它，在 500 kHz 開關(guān)頻率下將 48 V 轉(zhuǎn)換為 12 V 的轉(zhuǎn)換效率可以超過 97%。對于其他架構(gòu)，這種高效率只有在低得多的開關(guān)頻率下才可行。他們需要更大的電感器。

　　圖 3：混合降壓轉(zhuǎn)換器的電路設(shè)計(jì)。
　　四個(gè)外部開關(guān)晶體管被激活。在工作期間，電容器C1和C2產(chǎn)生電荷泵功能。以這種方式產(chǎn)生的電壓通過同步降壓功能轉(zhuǎn)換為精確調(diào)節(jié)的輸出電壓。為了優(yōu)化 EMC 特性，電荷泵與軟開關(guān)操作一起使用。
　　電荷泵和降壓拓?fù)涞慕M合具有以下優(yōu)點(diǎn)。由于電荷泵和同步開關(guān)調(diào)節(jié)器的優(yōu)化組合，轉(zhuǎn)換效率非常高。外部 MOSFET M2、M3 和 M4 只需承受低電壓。電路也比較緊湊。與單級轉(zhuǎn)換器方法相比，線圈更小且更便宜。對于該混合控制器，開關(guān) M1 和 M3 的占空比為 D = 2 × VOUT/VIN。對于 M2 和 M4，占空比的計(jì)算公式為 D = (VIN – 2 × VOUT)/VIN。
　　圖 4：在 500 kHz 開關(guān)頻率下將 48 V 轉(zhuǎn)換為 5 V 的典型轉(zhuǎn)換效率。
　　對于電荷泵，許多開發(fā)人員假設(shè)功率輸出限制約為 100 mW。采用 LTC7821 的混合轉(zhuǎn)換器開關(guān)專為高達(dá) 25 A 的輸出電流而設(shè)計(jì)。為了獲得更高的性能，多個(gè) LTC7821 控制器可以以同步頻率的并聯(lián)多相配置連接，以分擔(dān)總體負(fù)載。
　　圖 4 顯示了不同負(fù)載電流下 48 V 輸入電壓和 5 V 輸出電壓的典型轉(zhuǎn)換效率。在大約 6 A 電流時(shí)，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到超過 90%。在 13 A 至 24 A 之間，效率甚至高于 94%。