如何通過(guò)配置負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器提供負(fù)電壓或隔離輸出電壓

　　在溫度高達(dá) 210 攝氏度或需要耐輻射解決方案的惡劣環(huán)境應(yīng)用中，集成型降壓解決方案可充分滿足系統(tǒng)需求。有許多應(yīng)用需要負(fù)輸出電壓或諸如 +12V 或 +15V 等隔離輸出電壓為 MOSFET 柵極驅(qū)動(dòng)器電路供電或者為運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)偏置。我們將在本文中探討如何使用 TPS50x01 配置降壓轉(zhuǎn)換器，提供負(fù)輸出電壓。此外，我們還將討論如何通過(guò)提供高于輸入壓的電壓來(lái)滿足應(yīng)用需求。

　　TPS50601-SP和TPS50301-HT都是專為耐輻射、地質(zhì)、重工業(yè)以及油氣應(yīng)用等惡劣環(huán)境開發(fā)的集成型同步降壓轉(zhuǎn)換器解決方案。TPS50x01 是具有集成型高側(cè)及低側(cè) MOSFET 的電流模式控制器件。IC 的大型焊盤部分可通過(guò)檢查熱管理，讓熱量均勻地分布在 PCB 上。Pvin 范圍在 1.6V 至 6.3V 之間，因而為控制電路供電的 Vin 電壓范圍則為 3V 至 6.3V 之間。

　　圖 1：同步降壓轉(zhuǎn)換器

　　如圖 1 所示，同步降壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓如下：

　　Vout = Vin*D，D 代表占空比。

　　我建議將 TPS50x01 用于需要輸出電壓高于或低于輸入電壓、但支持相反極性的應(yīng)用中，如升降壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中。TPS50x01 可通過(guò)按照 Vout(-Ve 輸出電壓)參考該 IC，配置成升降壓轉(zhuǎn)換器，如下圖所示。

　　圖 2：將 TPS50x01 配制成升降壓轉(zhuǎn)換器

　　由于 TPS50x01 中 MOSFET 的額定電壓值僅限于 6.3V，Vin 最大值加上 Vout 必須小于 6.3V。但在使用單個(gè)輸入電壓時(shí)，如果 Pvin=Vin，Vin 的最小值就必須大于 3V。

　　在輸出電壓大于輸入電壓的應(yīng)用中，TPS50x01 可配制為快速降壓 (Fly-Buck) 轉(zhuǎn)換器。圖 3 是一種零部件數(shù)量較少的簡(jiǎn)單降壓型設(shè)計(jì)。

　　圖 3：將 TPS50x01 配置成快速降壓轉(zhuǎn)換器

　　輸出電感器采用耦合電感器 T1 取代。整個(gè) Cr 上的電壓受控制環(huán)路調(diào)整。輸出電壓是整個(gè) Vr 的電壓反映，其可通過(guò)耦合電感器圈數(shù)比調(diào)整，并應(yīng)減去二極管壓降。二次繞組電壓由二極管 D1 和電容器 Co 整流。

　　輸出電壓可根據(jù)下列等式計(jì)算，其中 D 是轉(zhuǎn)換器的占空比。

　　Vout = Vin x D(Nsec/Np) – Vd1

　　在需要多組輸出時(shí)，可在耦合電感器 T1 上增加附加輔助繞組。由于二次繞組是隔離的，因此輸出可配置為正或負(fù)。把正輸出節(jié)點(diǎn)接地，就可獲得負(fù)輸出極性。

　　在開啟主開關(guān) S1 時(shí)，T1 的二次繞組中沒有電流流過(guò)。一次及二次電流會(huì)出現(xiàn)諧振行為。這是因?yàn)?Cr、Co 以及耦合電感器 T1 漏電感形成的諧振頻率。

　　在快速降壓拓?fù)渲校?fù)載調(diào)整會(huì)因耦合電感器的漏電感、二極管壓降及耦合電感器繞組的 DCR 而降級(jí)。最大限度降低漏電感以及耦合電感器 DCR，可增強(qiáng)負(fù)載調(diào)整性能。