在反相降压-升压拓扑中改变输出电压

在这篇文章中，我想讨论一种在反相降压-升压拓扑中提供可变输出电压的方法。在此拓扑中，反馈分压器网络上电阻的选择决定了输出电压，如图 1 所示。

图 1：反相降压-升压转换器的配置

对于不同的输出电压，我们将需要使用一组不同的电阻值。如果输出电压不断变化，这可能会变成一个乏味的过程。因此，让我们讨论一种电流注入方法，我们可以使用它来获得可变输出电压，而无需更改电阻值。

顾名思义，电流注入方法在反馈分压器网络中注入小电流，以改变顶部反馈电阻上出现的压降，进而影响输出电压。注入电流的最简单方法是使用串联电阻的电源，如图 2 所示。

图 2：使用外部电源的电流注入方法

如果将电源直接连接到反馈分压器（不带电阻器），反馈电压将钳位为电源指定的值。这是一种不希望出现的情况，因为如果钳位电压与内部误差放大器的参考电压不同，如果钳位电压高于参考电压，器件将完全关闭。否则，如果钳位电压低于参考电压，它将持续导通，这会损坏器件。在图 2 中，R ctrl和 R FBT并联。对于该配置，等式 1 表示控制电压 (V ctrl ) 和输出电压 (V out )之间的线性关系：

这种方法的优点是易于实施；但是，它有一些缺点：

· 电阻值的选择很困难，因为三个电阻需要精确才能获得输出电压的确定值。由于电阻值的变化，外部电源的断开（拔出）会干扰反馈网络，我们可能无法获得所需的输出电压。

· 反馈节点将处于负电位，而电源的输入将处于正电位。此外，电源的正极节点将参考交流地。这可能会导致电路和设计中的一些不稳定。

· 该配置不会在反馈网络和电源之间提供任何隔离。如果电源接反，R ctrl和R FBB会并联，进而影响输出电压。

为了克服这些缺点，请考虑另一种配置，如图 3 所示，与第一种方法略有不同。第二种方法使用 p 沟道 n 沟道 p 沟道 (PNP) 晶体管和电阻器。

图 3：使用电平转换器的电流注入方法

等式 2 显示了输出电压和控制电压之间的关系，该关系本质上是线性的：

在这种情况下，我们只需计算 R FBT和 R FBB的值即可定义输出电压。PNP 以某种方式偏置，使其作为恒流源工作。集电极电压（即反馈节点）的这种变化不会影响注入电流。

通过使用 PNP，控制电压和反馈节点彼此隔离。此外，PNP 集电极的高输出电阻不会在设计中造成任何不稳定性。如果电源反接，PNP晶体管不会导通，提供内在保护。这种方法的唯一缺点是输出电压的控制是单向的，需要一个额外的组件。

这两种方法各有优缺点。然而，使用 PNP 晶体管的方法提供了更强的鲁棒性，以及可靠的输出电压控制和变化。

这种在降压-升压拓扑中改变输出电压的技术包括 3.5V 至 36V、5A LM73605 降压转换器。