同步降壓電路產(chǎn)生負(fù)電壓
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-09-30 16:29:55 | 379 次閱讀
許多電子系統(tǒng)需要正電壓和負(fù)電壓才能正常運(yùn)行。從較高電壓輸入生成高效、低壓正輸出通常需要使用同步降壓穩(wěn)壓器。但是,當(dāng)從正輸入電壓生成負(fù)輸出電壓時(shí),通常會使用反激式拓?fù)?,尤其是在輸出電流較高的情況下。同步降壓和負(fù)反激式(也稱為降壓-升壓)的操作和控制特性存在顯著差異。圖 1顯示了負(fù)反激電路所需的基本組件。

當(dāng) FET Q 1導(dǎo)通時(shí),輸入電壓出現(xiàn)在電感器 L 1兩端,此時(shí)沒有輸入電流流向負(fù)載。此時(shí)傳遞到負(fù)載的所有輸出電流都來自輸出電容C 1,因?yàn)?a target="_blank">二極管D 1是反向偏置的。電感器中的電流持續(xù)增大,直到控制電路確定關(guān)閉 FET Q 1 的適當(dāng)時(shí)間。此時(shí),電感器 L 1兩端的電壓極性會反轉(zhuǎn),以試圖維持電流流動,從而將電感器的頂側(cè)相對于地拉至負(fù)值并迫使二極管 D 1導(dǎo)通。輸出電壓變?yōu)樨?fù)值,處于電感器電壓的二極管壓降范圍內(nèi)。 控制電路工作的占空比也不同于同步降壓的占空比。盡管同步降壓的工作占空比為 D=V OUT /V IN,但負(fù)反激式的工作原理為 D=V OUT /(V OUT –V IN )。例如,如果所需輸出電壓是輸入電壓的一半,則同步降壓以 50% 占空比運(yùn)行,而負(fù)反激式以 33% 占空比運(yùn)行。圖 1 中的簡單負(fù)反激電路與圖 2中的同步降壓控制器負(fù)反激電路之間的比較非常簡單。

在圖 2 中,F(xiàn)ET Q 2反映了圖 1 中二極管 D 1的功能,但二極管中出現(xiàn)的正向壓降有所減少。這種較低的下降顯著提高了效率。當(dāng) FET Q 1和 Q 2均截止時(shí),二極管 D 3在短死區(qū)時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通,從而進(jìn)一步降低損耗。反饋電壓通過電阻器R 1出現(xiàn)在輸出地,因?yàn)榭刂齐娐芬载?fù)輸出電壓為參考。 R 2通常將輸出電壓設(shè)置為所需水平,因?yàn)樗粫窀淖?R 1那樣改變反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。輸入電壓、輸出電壓或兩者的所需改變可能需要改變電感值。最小電感值為:
請注意在此類實(shí)現(xiàn)中使用控制器的某些限制。由于控制電路以負(fù)輸出電壓軌為參考,因此控制器的輸入電壓額定值必須大于 V IN +|V OUT |??刂破鬟€必須達(dá)到 V IN(最小值)額定值,該值在系統(tǒng)加電時(shí)輸出電壓為零時(shí)發(fā)生。在寬輸入電壓范圍內(nèi)運(yùn)行的控制器通常效果最佳。
閱讀更多設(shè)計(jì)理念FET 的漏源額定值還必須能夠承受 V IN +|V OUT |,并且 FET 承載的峰值電流大于輸出電流的兩倍。低電阻、快速開關(guān) FET 產(chǎn)生最低的損耗。高效率是該電路的主要優(yōu)點(diǎn)。由于該電路使用 n 溝道 FET,而不是更高電阻和更昂貴的 p 溝道部件,因此該電路可實(shí)現(xiàn)大于 90% 的峰值效率。
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