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。
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。
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