降壓-升壓轉(zhuǎn)換器如何設(shè)計-.doc

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1、降壓-升壓轉(zhuǎn)換器如何設(shè)計?　　不同電源轉(zhuǎn)換器技術(shù)規(guī)格中的一個明顯變化就是需要將寬范圍的輸入電壓轉(zhuǎn)換為經(jīng)穩(wěn)壓的輸出電壓。然而，如果未經(jīng)穩(wěn)壓的輸入電壓在經(jīng)穩(wěn)壓輸出電壓的設(shè)定點以上、以下或者是與之相等的范圍內(nèi)不斷變化，而需要進行降壓-升壓轉(zhuǎn)換時，這個任務(wù)就會變得更加具有挑戰(zhàn)性。降壓-升壓轉(zhuǎn)換對于大量應(yīng)用是必不可少的，這些應(yīng)用包括電池充電、固態(tài)照明、工業(yè)計算和汽車應(yīng)用?！　∵@篇文章簡要回顧了與4開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計相關(guān)的很多因素。特別回答了組件選型和功耗計算方面的問題，以及用快速啟動計算器工具來協(xié)調(diào)和加快轉(zhuǎn)換器設(shè)計流程的問題?！　　　⊥?/p>

2、降壓-升壓轉(zhuǎn)換器運行　　作為一個既提供升壓轉(zhuǎn)換又能執(zhí)行降壓轉(zhuǎn)換的有效方法，一款設(shè)計合理的降壓-升壓電路由于其便利性而成為一個不可或缺的器件。我們來復(fù)習(xí)一下圖1中所示的4開關(guān)（非反向）同步降壓-升壓拓撲?！　〗祲?升壓功率級的主要優(yōu)點在于，降壓、升壓、以及降壓-升壓轉(zhuǎn)換模式可以按照需要在寬輸入電壓和負載電流范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率。和與之相類似的單開關(guān)（反向）降壓-升壓相比，它還提供一個正的輸出電壓，以及相對于SEPIC、反激式和級聯(lián)升壓-降壓拓撲較低的功率損耗和更高的功率密度?！　　　D1.4開關(guān)同步降壓-升壓轉(zhuǎn)換器功率級?！　≡趫D1中，4個

3、功率MOSFET被安排為H橋配置中的降壓和升壓橋臂，其中的開關(guān)節(jié)點SW1和SW2由電感器LF相連。當(dāng)輸入電壓分別高于或低于輸出電壓時，同步降壓或升壓開始運行，而對面非開關(guān)橋臂的高側(cè)MOSFET運行為導(dǎo)通器件。更重要的一點是，當(dāng)輸入電壓接近輸出電壓時，開關(guān)降壓或升壓橋臂達到預(yù)期的占空比限值，從而觸發(fā)向降壓-升壓工作模式的轉(zhuǎn)換。操作模式的變化應(yīng)該平滑順暢、并且是自主進行的，無需改變控制配置。這一目的的實現(xiàn)方式，以及功率級與控制機制可能存在的相互依賴關(guān)系是非常重要的。　　例如，作為一款特定的降壓-升壓控制器，LM5175［4］在降壓-升壓模

4、式中采用一個獨特的機制，降壓和升壓橋臂以準交錯的方式在減少的頻率上切換，從而在效率和功率損耗方面有著顯著優(yōu)勢。峰值電流模式和谷值電流模式降壓控制技術(shù)可實現(xiàn)平滑順暢的模式變換，需要的只是一個用于電流感測的低側(cè)已配置分壓電阻器。基于VIN和VOUT之間差異的斜坡補償實現(xiàn)方式往往為無差拍響應(yīng)，并且標志著一個增加電源抑制（PSR）和抑制線路瞬變的好方法?！　　　♂槍﹄娏髂Ｊ浇祲?升壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計流程　　圖2中繪制的是一個4開關(guān)同步降壓-升壓轉(zhuǎn)換器完整的電路原理圖。這個電路原理圖包括針對功率級、柵極驅(qū)動器的自舉電路、電流感測網(wǎng)路的組件，以及用于

5、實現(xiàn)更低電磁干擾（EMI）的展頻頻率調(diào)制（SSFM）、［5］可編程欠壓閉鎖（UVLO）、輸出反饋和環(huán)路補償?shù)慕M件。　　　　圖2.具有電流模式控制器的4開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的電路原理圖?！　∫粋€快速啟動工具資源［3］提供了一個針對4開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的分析與設(shè)計框架。步驟是從轉(zhuǎn)換器技術(shù)規(guī)格到組件選型，再到性能審驗（效率、組件耗散和波特圖），如果需要的話，之后是重復(fù)設(shè)計。將LM5175同步降壓-升壓控制器作為起點，讓我們來一步步地回顧一下400kHz轉(zhuǎn)換器的設(shè)計流程；這款轉(zhuǎn)換器在6A額定電流下，在輸入源為6V至42V電壓時，提供一個12

6、V輸出。