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《反相fly―buck設(shè)計可簡化雙極軌產(chǎn)生過程》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、反相Fly-Buck設(shè)計可簡化雙極軌產(chǎn)生過程許多應(yīng)用都需要具有正負軌的雙偏置電源軌來給模擬前端電路供電。為產(chǎn)生這兩種電軌，傳統(tǒng)的解決方案使用多個轉(zhuǎn)換器或一個基于三繞組變壓器的轉(zhuǎn)換器。這會導(dǎo)致組件數(shù)量較多、解決方案尺寸較大且成本較高。本文詳盡闡述了基于單個降壓型穩(wěn)壓器集成電路(1C)以及一個耦合電感器的雙電源。同步降壓型穩(wěn)壓器可在反相降壓升壓型配置中使用，以產(chǎn)生負電源;耦合電感器次級繞組則能產(chǎn)生正電源。反相輸出是可以直接調(diào)節(jié)的；正輸出與負輸出電壓是相關(guān)的，具體由變壓器匝數(shù)比決定。序論通過對降壓型轉(zhuǎn)換器原
2、理圖進行簡單的修改，同步降壓型轉(zhuǎn)換器1C可在反相降壓升壓型配置中使用la/lb)。該反相降壓升壓型轉(zhuǎn)換器能產(chǎn)生負極性輸出電壓(按下列方程式計算)：
3、VOUT
4、=D/(1-D)VIN(1)其中，D為降壓開關(guān)Q1的占空比。圖2展示了反相降壓升壓型轉(zhuǎn)換器的完整工作周期。圖3則展示了其工作波形。在TON（QI:打開；Q2：關(guān)閉）期間，通過Q1將開關(guān)（SW）節(jié)點連接到輸入節(jié)點VIN,電感器L1可儲存能量。在TOFF（Q1：關(guān)閉；Q2:打開）期間，將SW節(jié)點連接到輸出節(jié)點VOUT，電感器LI可為輸出電容器充電。藍
5、色和紅色梯形區(qū)域分別代表在每個開關(guān)周期從輸入節(jié)點汲取的電荷，以及提供給輸出節(jié)點的電流。最高輸入電壓和最大輸出電流的方程式當(dāng)在反相配置中使用降壓型穩(wěn)壓器1C時，該轉(zhuǎn)換器的最高輸入電壓和最大輸出電流范圍會被縮小。為舉例說明這些概念，圖4展示了一個基于LM5017的反相降壓升壓型電路。在這種配置里，該1C的偏置接地（RTN引腳）被連接到負輸出電壓（-10V）處?？巛斎牍?jié)點（VIN）和回程（RTN）1C端子的電壓可通過下列方程式計算得出：VIN,RTN=VIN+
6、VOUT
7、（2）因此，最高輸入電壓可通過下列方
8、程式計算得出:VIN(MAX)=VIN,RTN(MAX)-
9、VOUT
10、(3)電感器電流僅在TOFF(圖2b和圖3)期間為輸出電容器(COUT)充電，故平均輸出電流可通過下列方程式計算得出：IOUT=IL1(1-D)(4)其中，D是占空比。最大輸出電流與降壓開關(guān)電流限值iSW(PEAK)(可通過以下方程式計算得出)是相關(guān)的：iLl(oeak=iSW(peak)=iLl+AiLl/2=IOUT(l-D)+AiLl/2(5)其中，AIL1是峰峰值電感器電流紋波(該紋波在最高VIN下最大)：開關(guān)頻率反相降壓升
11、壓型配置中降壓型穩(wěn)壓器1C的導(dǎo)通時間可通過以下方程式計算得出：從而產(chǎn)生下列開關(guān)頻率：因此，在反相降壓升壓型配置中，LM5017自適應(yīng)恒定導(dǎo)通時間(COT)控制方案可在輸入電壓范圍內(nèi)保持幾乎恒定的頻率。另外，對于給定RON的情況，反相降壓升壓型轉(zhuǎn)換器的頻率與降壓型轉(zhuǎn)換器的頻率是相同的。表1列出了適用于反相降壓升壓型配置的所有設(shè)計方程式以供參考。產(chǎn)生兩個雙極軌通過以耦合電感器或反激式變壓器代替圖lb中的電感器L1，反相降壓升壓型配置中的同步降壓型轉(zhuǎn)換器可用來產(chǎn)生一個正/負輸出電源（圖5）。圖6說明了反相配
12、置中Fly-Buck轉(zhuǎn)換器的運行情況。圖7則展示了其工作波形。初級側(cè)開關(guān)電壓類似于圖2和圖3所示的反相降壓升壓型配置電壓。次級側(cè)波形類似于常規(guī)Fly-Buck轉(zhuǎn)換器的波形。表2列出了適用于雙輸出轉(zhuǎn)換器的設(shè)計方程式。為什么要使用具有Fly-Buck轉(zhuǎn)換器的反相降壓升壓型配置？許多應(yīng)用都需要±15V或土12V的輸出軌。輸入軌通常是24V的電軌，此類電軌電壓可降低到一個接近所需輸出電壓的數(shù)值。這使得現(xiàn)成的1:1耦合電感器很難被利用來產(chǎn)生輸出。因為當(dāng)輸入電壓接近+12V或+15V的輸出電壓時，F(xiàn)ly-Buck
13、拓撲結(jié)構(gòu)不能以高占空比很好地工作。圖8展示了正常降壓型配置中的Flv-Buck轉(zhuǎn)換器。如果額定值為24V的輸入軌電壓降低到12V,那么將需要100%的占空比一一這是不切實際的。即便是15V的最低輸入電壓所需的占空比，對Fly-Buck轉(zhuǎn)換器的運行來說也太同：DBUCK=VOUT/VIN(MIN)=12V/15V=0.8由于能量從初級輸出端到隔離式輸出端的轉(zhuǎn)移僅發(fā)生在關(guān)斷時間(I-D)(正常降壓型配置中Fly-Buck轉(zhuǎn)換器的運行細節(jié)和波形見參考文獻1)，所以幾乎沒有可用的時間將功率傳輸?shù)酱渭壿敵龆?。這
14、會導(dǎo)致次級輸出端的調(diào)節(jié)功能欠佳。當(dāng)VIN接近VOUT時，調(diào)節(jié)功能會明顯降級。允許耦合電感器有足夠的時間將能量從初級繞組傳輸?shù)酱渭壚@組，這需要保持較長的功率傳輸時間間隔(l-D)o在這種情況下，針對最大占空比小于50%的情況進行設(shè)計是一種很好的解決方案。(1-D)>0.5(10)當(dāng)在正常的Fly-Buck拓撲結(jié)構(gòu)中應(yīng)對這些高占空比(VOUT/VIN)情況時，一種常見的辦法是把降壓輸出電壓設(shè)置得低于所需的VOUT，然后根據(jù)耦合電感器匝數(shù)比來逐步升高電壓。但為
