降壓—升壓電源設(shè)計中降壓控制器的使用
摘要: 電子電路通常都工作在正穩(wěn)壓輸出電壓下,而這些電壓一般都是由降壓穩(wěn)壓器來提供的。如果同時還需要負(fù)輸出電壓,那么在降壓—升壓拓?fù)渲芯涂梢耘渲孟嗤慕祲嚎刂破?。?fù)輸出電壓降壓—升壓有時稱之為負(fù)反向,其工作占空比為 50%,可提供相當(dāng)于輸入電壓但極性相反的輸出電壓。其可以隨著輸入電壓的波動調(diào)節(jié)占空比,以“降壓”或“升壓”輸出電壓來維持穩(wěn)壓。
Abstract:
Key words :
電子電路通常都工作在正穩(wěn)壓輸出電壓下,而這些電壓一般都是由降壓穩(wěn)壓器來提供的。如果同時還需要負(fù)輸出電壓,那么在降壓—升壓拓?fù)?/a>中就可以配置相同的降壓控制器。負(fù)輸出電壓降壓—升壓有時稱之為負(fù)反向,其工作占空比為 50%,可提供相當(dāng)于輸入電壓但極性相反的輸出電壓。其可以隨著輸入電壓的波動調(diào)節(jié)占空比,以“降壓”或“升壓”輸出電壓來維持穩(wěn)壓。
圖 1 顯示了一款精簡型降壓—升壓電路,以及電感上出現(xiàn)的開關(guān)電壓。這樣一來該電路與標(biāo)準(zhǔn)降壓轉(zhuǎn)換器的相似性就會頓時明朗起來。實際上,除了輸出電壓和接地相反以外,它和降壓轉(zhuǎn)換器完全一樣。這種布局也可用于同步降壓轉(zhuǎn)換器。這就是與降壓或同步降壓轉(zhuǎn)換器端相類似的地方,因為該電路的運行與降壓轉(zhuǎn)換器不同。
FET 開關(guān)時出現(xiàn)在電感上的電壓不同于降壓轉(zhuǎn)換器的電壓。正如在降壓轉(zhuǎn)換器中一樣,平衡伏特-微秒 (V-μs) 乘積以防止電感飽和是非常必要的。當(dāng) FET 為開啟時(如圖 1 所示的 ton 間隔),全部輸入電壓被施加至電感。這種電感“點”側(cè)上的正電壓會引起電流斜坡上升,這就帶來電感的開啟時間 V-μs 乘積。FET 關(guān)閉 (toff) 期間,電感的電壓極性必須倒轉(zhuǎn)以維持電流,從而拉動點側(cè)為負(fù)極。電感電流斜坡下降,并流經(jīng)負(fù)載和輸出電容,再經(jīng)二極管返回。電感關(guān)閉時V-μs 乘積必須等于開啟時 V-μs 乘積。由于 Vin 和 Vout 不變,因此很容易便可得出占空比 (D) 的表達(dá)式:D=Vout/(Vout " Vin)。這種控制電路通過計算出正確的占空比來維持輸出電壓穩(wěn)壓。上述表達(dá)式和圖 1 所示波形均假設(shè)運行在連續(xù)導(dǎo)電模式下。

圖 1 降壓—升壓電感要求平衡其伏特-微秒乘積
圖 1 顯示了一款精簡型降壓—升壓電路,以及電感上出現(xiàn)的開關(guān)電壓。這樣一來該電路與標(biāo)準(zhǔn)降壓轉(zhuǎn)換器的相似性就會頓時明朗起來。實際上,除了輸出電壓和接地相反以外,它和降壓轉(zhuǎn)換器完全一樣。這種布局也可用于同步降壓轉(zhuǎn)換器。這就是與降壓或同步降壓轉(zhuǎn)換器端相類似的地方,因為該電路的運行與降壓轉(zhuǎn)換器不同。
FET 開關(guān)時出現(xiàn)在電感上的電壓不同于降壓轉(zhuǎn)換器的電壓。正如在降壓轉(zhuǎn)換器中一樣,平衡伏特-微秒 (V-μs) 乘積以防止電感飽和是非常必要的。當(dāng) FET 為開啟時(如圖 1 所示的 ton 間隔),全部輸入電壓被施加至電感。這種電感“點”側(cè)上的正電壓會引起電流斜坡上升,這就帶來電感的開啟時間 V-μs 乘積。FET 關(guān)閉 (toff) 期間,電感的電壓極性必須倒轉(zhuǎn)以維持電流,從而拉動點側(cè)為負(fù)極。電感電流斜坡下降,并流經(jīng)負(fù)載和輸出電容,再經(jīng)二極管返回。電感關(guān)閉時V-μs 乘積必須等于開啟時 V-μs 乘積。由于 Vin 和 Vout 不變,因此很容易便可得出占空比 (D) 的表達(dá)式:D=Vout/(Vout " Vin)。這種控制電路通過計算出正確的占空比來維持輸出電壓穩(wěn)壓。上述表達(dá)式和圖 1 所示波形均假設(shè)運行在連續(xù)導(dǎo)電模式下。

圖 1 降壓—升壓電感要求平衡其伏特-微秒乘積
降壓—升壓電感必須工作在比輸出負(fù)載電流更高的電流下。其被定義為 IL = I
有趣的是,連接輸入電容返回端的方法有兩種,其會影響輸出電容的 rms 電流。典型的電容布局是在 +Vin 和 Gnd 之間,與之相反,輸入電容可以連接在 +Vin和 "V
圖 2 降壓控制器在降壓—升壓中的雙重作用
必須要選擇一個能夠以最小輸入電壓減去二極管壓降上電的控制器,而且在運行期間還必須能夠承受得住 Vin 加 Vout 的電壓。FET 和二極管還必須具有適用于這一電壓范圍的額定值。通過連接輸出接地的反饋電阻器可實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié),這是由于控制器以負(fù)輸出電壓為參考電壓。只需精心選取少量組件的值,并稍稍改動電路,降壓控制器便可在負(fù)輸出降壓—升壓拓?fù)渲衅鸬诫p重作用。
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