产生负电压的同步降压电路

2019-11-03 09:59:29

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供稿：网友

John Betten，Texas Instruments

　　许多电子系统需要正负两种电压才能正常工作。由较高输入电压高效产生很低的正输出电压通常都需要使用同步降压稳压器。但是，当由正输入电压产生负输出电压时，一般使用回扫拓扑结构，输出电流较大时尤其是如此。同步降压电路和负回扫电路（又称降压－升压电路）的工作特性和控制特性是极不相同的。图1示出了一种负回扫电路所需的基本元件。当场效应管Q1导通时，电感器L1两端就有输入电压，而这时无输入电流流入负载。这时送入负载的所有输出电流均来自输出电容C1，因为二极管D1是反向偏置的。电感器中的电流继续增大，直到控制电路确定关断场效应Q1的合适时间为止。那时候，为了保持电流流动，电感器L1两端的电压极性相反，使电感器顶端电位相对于地是负的，进而迫使二极管D1导通。输出电压变负到电感器电压的二极管压降以内。

图1 这一回扫拓朴结构可利用正输入电压产生负输出电压。

　　控制电路工作时的占空因子也与同步降压电路的不同。虽然同步降压电路工作的占空因子为

，但负回扫电路工作的占空因子为

。例如，如果所需输出电压为输入电压的一半，则同步降压电路工作占空因子为50%，而负回扫电路的只有33%。图1的简单负回扫电路与图2的同步降压控制器负回扫电路的比较是很直观的。在图2中，场效管Q2映射了二极管D1的功能，但该二极管的正向压降减小了。这一正向压降的减小可大大提高效率。二极管D3只是在场效应管Q1和Q2都截止的短短停滞时间内导通，从而可进一步降低损耗。反馈电压通过电阻R1出现在输出接地端，因为控制电路是以负输出电压为基准的。R2通常将输出电压设定到所需的电平，因为它不像R1那样可以改变反馈补偿网络。要想改变输入电压、输出电压或同时改变输入输出电压，就需要改变电感器的电感值。电感器最小的电感值为：

　　请注意在这类电路中使用控制器的某些局限。因为控制电路是以负输出电压为基准的，所以控制器必须具有大于的额定输入电压。此外，还必须确定控制器的VIN（最小），即当输出电压为零时，系统上电时发生的输入电压。能在很宽的输入电压范围内工作的控制器，其性能一般为最好。场效应管的漏极-源极额定电压也必须允许，而且场效应管必须传送大于两倍输出电流的峰值电流。低阻而又快速的开关场效应管，其产生的损耗是最小的。该电路的主要优点是效率高。因为该电路使用N沟道场效应管（而P沟道场效应管电阻较大，价格较高）,所以该电路的最高效率优于90%。