双相可转换升/降压电源电路

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　　同步降压控制器大部分常规应用为将一正电压高效转换为一较低的正电压。但它也可以由一正电压产生负电压。在负电压输出的应用中，降压控制器可配置为可转换降/升压装置，其负输出电压的绝对值即可以比高于也可以低于其负输入电压。
　　要使降压转换器变成一个升/降压转换器，只要使电路参考于负电压而非参考于地，将Cout 的(+)极固定于地而不是Vout，并且将来自顶端的MOSFET的漏极的输入电压连接至新的地(图1)即可。接线与标准正降压转换器相同，顶端MOSFET仍然控制MOSFET。
　　然而，升/降压转换器的设计要求包括更为严格。例如，对于给定输入电压，升/降压转换器MOSFET的断态电压应力更高。这是由于它现在等于VIN 和 Vout之差，它低于接地电压。还有，由于它现在是负载电流和输入电流之和，对于给定负载dc电感器电流更大。其结果是，电感器必须具有比标准降压设计更高的饱和电流和更低的DCR。
　　由于电压应力和dc电感电流更大，MOSFET的转换和传导损耗更高。因为升/降压转换器的输出电容只在底端MOSFET为on时充电，输出电容器有脉冲电流通过，峰至峰振幅等于dc电感器电流(假设采用了一个非常大的电感器)。

　　另一方面，降压转换器的输出电容器纹波电流仅等于电感器的纹波电流。其结果是，用于升/降压设计的输出电容器必须具有低得多的ESR和ESL以保持低输出电压纹波。
　　图2显示了满足上述挑战性要求的可转换升/降压电路的实例。该电路为一款由Linear Technology的LTC3728控制的+12-V ~5.2-V/15-A双相双输出转换器。转换器的两相关联，相差180°，对输出和输入电容均消除了纹波电流。双相工作、400kHz开关频率，加上在输出ESR及ESL比POSCAP更低的陶瓷电容，产生仅为39 mVpp的输出电压纹波。低输出电压纹波使其适用于负偏压ECL电路。

　　尽管升/降压配置有更高的损耗，这种电路仍具有更高的效率。在满负载时，效率为91.4%而峰值效率为92.9%。高效率是使用了低RDS(ON)和低QG 的MOSFET、使用双相而不是单相设计，以及LTC3728的强大的门驱动器的结果。LTC3728的开关结点引脚和VIN引脚电压均为36 V，而MOSFET电压为30V，使它们易于控制将+12 V转换为5 V产生的电压应力。
作者：Mike Shriver，应用工程师，Linear Technology公司，Email: [email=MShrivera href=]MShriver@linear.com[/email]