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電源降壓控制電路模塊設計

時(shí)間:2018-12-11 10:14:16來(lái)源:不詳 作者:admin 點(diǎn)擊:次
　　電子電路通常都工作在正穩壓輸出電壓下，而這些電壓一般都是由降壓穩壓器來(lái)提供的。如果同時(shí)還需要負輸出電壓，那么在降壓-升壓拓撲中就可以配置相同的降壓控制器。負輸出電壓降壓-升壓

　　電子電路通常都工作在正穩壓輸出電壓下，而這些電壓一般都是由降壓穩壓器來(lái)提供的。如果同時(shí)還需要負輸出電壓，那么在降壓-升壓拓撲中就可以配置相同的降壓控制器。負輸出電壓降壓-升壓有時(shí)稱(chēng)之為負反向，其工作占空比為 50%,可提供相當于輸入電壓但極性相反的輸出電壓。其可以隨著(zhù)輸入電壓的波動(dòng)調節占空比，以―降壓或―升壓輸出電壓來(lái)維持穩壓。

　　圖1顯示了一款精簡(jiǎn)型降壓-升壓電路，以及電感上出現的開(kāi)關(guān)電壓。這樣一來(lái)該電路與標準降壓轉換器的相似性就會(huì )頓時(shí)明朗起來(lái)。實(shí)際上，除了輸出電壓和接地相反以外，它和降壓轉換器完全一樣。這種布局也可用于同步降壓轉換器。這就是與降壓或同步降壓轉換器端相類(lèi)似的地方，因為該電路的運行與降壓轉換器不同。

　　FET 開(kāi)關(guān)時(shí)出現在電感上的電壓不同于降壓轉換器的電壓。正如在降壓轉換器中一樣，平衡伏特-微秒 （V-μs） 乘積以防止電感飽和是非常必要的。當 FET 為開(kāi)啟時(shí)（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(diǎn)‖側上的正電壓會(huì )引起電流斜坡上升，這就帶來(lái)電感的開(kāi)啟時(shí)間 V-μs 乘積。FET 關(guān)閉 （toff） 期間，電感的電壓極性必須倒轉以維持電流，從而拉動(dòng)點(diǎn)側為負極。電感電流斜坡下降，并流經(jīng)負載和輸出電容，再經(jīng)二極管返回。電感關(guān)閉時(shí)V-μs 乘積必須等于開(kāi)啟時(shí) V-μs 乘積。由于 Vin 和 Vout 不變，因此很容易便可得出占空比 （D） 的表達式：D=Vout/（Vout “ Vin）。這種控制電路通過(guò)計算出正確的占空比來(lái)維持輸出電壓穩壓。上述表達式和圖 1 所示波形均假設運行在連續導電模式下。

　　降壓-升壓電感必須工作在比輸出負載電流更高的電流下。只是輸入電流與輸出電流相加。對于和輸入電壓大小相等的負輸出電壓（D = 0.5）而言，平均電感電流為輸出的2倍。有趣的是，連接輸入電容返回端的方法有兩種，其會(huì )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。利用這種輸入電容配置可降低輸出電容的rms電流。然而，由于輸入電容連接至 ”Vout，因此 “Vout 上便形成了一個(gè)電容性分壓器。這就在控制器開(kāi)始起作用以前，在開(kāi)啟時(shí)間的輸出上形成一個(gè)正峰值。為了最小化這種影響，最佳的方法通常是使用一個(gè)比輸出電容要小得多的輸入電容，請參見(jiàn)圖 2 所示的電路。輸入電容的電流在提供 dc 輸出電流和吸收平均輸入電流之間相互交替。rms電流電平在最高輸入電流的低輸入電壓時(shí)最差。因此，選擇電容器時(shí)要多加注意，不要讓其 ESR 過(guò)高。陶瓷或聚合物電容器通常是這種拓撲較為合適的選擇。

　　必須要選擇一個(gè)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(guò)連接輸出接地的反饋電阻器可實(shí)現對輸出電壓的調節，這是由于控制器以負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(dòng)電路，降壓控制器便可在負輸出降壓-升壓拓撲中起到雙重作用。

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