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12V输入-5.2/15A输出的双相反向降压/升压电源

时间：2009-03-07 23:25:45

关键字：升压电源升压变换器 DC 降压变换器

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[导读]　同步降压控制器通常用的应用是高效率变换正电压到较低的正电压，但从正电压也可产生负电压。在负输出应用中，可以把降压控制器配置为反向降压/升压，其中负输出电压的绝对值高于或低于其正输入。　　同步降压变换器

　同步降压控制器通常用的应用是高效率变换正电压到较低的正电压，但从正电压也可产生负电压。在负输出应用中，可以把降压控制器配置为反向降压/升压，其中负输出电压的绝对值高于或低于其正输入。

　　同步降压变换器示于图1，输出与输入的关系如下:

　　同步反向降压/升压变换器(图2)输出与输入的关系如下：

　　图1 同步降压变换器

　　为了把降压变换器转变为降压/升压变换器，在电路中负轨代替地、连接Cout的(+)端到地替代Vout和连接上端MOSFET漏极的输入电压到新地(图2)。另外，电路耦合和标准正升压配置相同，上端MOSFET仍然是控制MOSFET。[!--empirenews.page--]

　　图2 同步反向降压/升压变换器

　　然而，降压/升压变换器的设计要求会更多。例如，降压/升压变换器MOSFET的关态电压加载比给定的输入电压高，这是由于现在它等于VIN和VOUT之差(差值低于地)。对于给定的负载，其DC电感电流是较高的，这是因为现在DC电感电流等于负载电流和输入电流之和。因此，与标准降压变换器相比，其电感器必须具有较高的饱和电流额定值和较低的DCR。

　　由于有较高的电压加载和DC电感电流，所以MOSFETS的传输和传导损耗就比较高。由于仅在下端MOSFET导通时重新充电降压/升压变换器的输出电容器，所以流经输出电容器的电流是脉冲式的，其峰-峰值等于DC电感电流(假定所用电感器是非常大的)。

　　另外，降压变换器的输出电感纹波电流只等于电感纹波电流。因此，降压/升压变换器所用的输出电容器需要具有相当低的ESR和ESL以保持低输出电压纹波。

　　图3示出一个反相降压/升压变换器实例。此电路是一个由LTC3728控制的+12V到-5.2V/15A的双相双输出变换器。此变换器的两个相连接在一起，相位差180?，这可为输出和输入电容器提供纹波电流低消。双相工作、400KHz开关频率结合采用与POSCAPs并联的低ESR和低ESL陶瓷电容使得输出电压纹波仅为39mVp-p。低输出电压纹波使其适合于负ECL电路的偏置。

　　图3 +12V到-5.2V/15A双相反相降压/升压电源

　　尽管降压/升压变换器具有较高的损耗，但此电路具有高效率。在满载时，其效率为91.4%，而峰值效率为92.9%。高效率归功于：采用低RDS(ON)和低QG MOSFETs、用两相代替一相和LTC3728强栅极驱动器。LTC3728开关节点引脚和VIN引脚的额定电压为36V，MOSFETs额定值为30V，这使得它们可以容易地处理从+12V到-5V变换所产生的加载。