設計成功的反向降壓-升壓轉換器布局

LM5017產品系列等降壓轉換器或穩壓電源電子器件（IC）可以從正VIN造成負VOUT在DC/DC轉換器行業是基本常識。乍一看，應用降壓穩壓電源IC的反向降壓-升壓轉換器的電路原理圖與降壓轉換器十分相似（圖1a和1c）。可是2個電源電路也具有巨大差別，不論是在電流和電流多少，轉換電流流動性或是在空間布局上。

在之前的帖子中，我探討了VIN范疇、VOUT范圍和可以用導出電流IOUT較高值的差別。合理布局的差別源于反向降壓-升壓轉換器和降壓逆變電路的轉換電流流動性方向的差別——盡管尤為重要——不易了解。

圖1展示了降壓轉換器和反向降壓-升壓轉換器電源開關并流的差別。在降壓轉換器（圖1a和1b）中，鍵入回路——包含鍵入電容器CIN、高側電源開關QH和同歩電子整流器QL，傳輸高di / dt的轉換電流。導出回路，包含同歩電子整流器QL、電感L1和導出電容器Cout，具備相對性持續的電流。因而，盡管提升鍵入電流回路地區尤為重要，可是比不上提升導出電流回路地區關鍵。

圖1：降壓轉換器（a和b）與反向降壓-升壓轉換器（c和d）中的轉換電流

反向降壓-升壓轉換器中的插入和導出電流回路與降壓轉換器（圖1c和1d）的組成原素同樣。鍵入回路中元器件包含鍵入電容器CIN、操縱FET QH和同歩電子整流器QL。導出電流回路中元器件包含同歩電子整流器QL、濾波電感器L1及導出電容器COUT。但是，在反向降壓-升壓轉換器中，鍵入和導出電流回路都是有高di/dt轉換電流，由于在轉換子間距中間，濾波電感器從CIN轉換至COUT。

由于降壓和反向電路原理圖的相似度，轉換電流途徑的差別常常被忽略，而且很多反向降壓-升壓設計方案和布置與降壓轉換器同樣，僅提升鍵入電流回路中的小一部分回路地區。降壓到反向降壓-升壓的變換經常被作為再次聯接VOUT和接地裝置管腳。可是，這類辦法沒有充分考慮簡易的降壓和反向降壓-升壓轉換器不一樣的電流（應用同樣的穩壓電源IC），會致使這種問題：

圖1c和1d所顯示的轉換電流途徑會發生很大的生存電感器，在轉換連接點上造成更高一些的頂峰，造成下列不良影響：

電源開關電流穿過非提升電流回路造成更多的干擾信號（EMI）和噪音。

在反向降壓-升壓配備中，MOSFET的頂峰工作電壓在|VIN VOUT|電壓以上。

根據導出電容器的轉換電流比降壓轉換器中一樣的電感電流具備更多的方均根（RMS）（發熱量）值。導出電容器的時斷時續電流還會繼續造成更多的導出諧波失真。因而，在挑選電容器的歷程中，設計方案工作人員務必充分考慮這種高諧波失真電流，以達到VOUT諧波失真和IRMS額定值電流的規定。圖2較為了降壓和反向降壓-升壓轉換器導出電容器的諧波失真電流。

圖2：降壓轉換器（a和b）導出濾波電容器的諧波失真電流不大，由于電感一直與導出連接點聯接。

因為穿過導出電容器電流的不連續性，反向降壓-升壓轉換器（c和d）導出濾波電容器的諧波失真電流要高得多。

圖3表明怎樣提升反向降壓-升壓輸出功率級，以建立更低的di/dt鍵入和導出回路。圖4得出了應用100V同歩降壓穩壓電源LM5017的反向降壓-升壓輸出功率級合理布局實例。

圖 3：提升輸出功率級元器件，減少轉換電流回路地區（a），確定電流回路（b）減少電流回路

圖4：選用LM5017同歩降壓穩壓電源的反向降壓-升壓轉換器合理布局實例

結果

設計師常常應用降壓穩壓電源來建立反向降壓-升壓穩壓電源。可是，降壓和反向降壓-升壓電源電路中間的轉換電流存有關鍵的差別。尤其是，設計師應留意導出電容的選取和轉換電流回路的合理布局，以達到較佳的穩定性和噪音特性。