用yong於yu生sheng成cheng電dian源yuan的de最zui常chang用yong拓tuo撲pu結jie構gou是shi降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi。但dan是shi，這zhe種zhong拓tuo撲pu結jie構gou僅jin限xian於yu從cong高gao於yu輸shu出chu的de輸shu入ru電dian壓ya產chan生sheng正zheng輸shu出chu。當dang輸shu入ru電dian壓ya低di於yu輸shu出chu電dian壓ya時shi，不bu能neng直zhi接jie利li用yong它ta來lai產chan生sheng負fu電dian壓ya或huo提ti供gong穩wen定ding的de輸shu出chu。產chan生sheng輸shu出chu的de這zhe兩liang個ge方fang麵mian在zai汽qi車che電dian子zi中zhong均jun很hen重zhong要yao
，因yin為wei需xu要yao負fu電dian壓ya來lai為wei放fang大da器qi供gong電dian，或huo者zhe當dang輸shu入ru電dian壓ya軌gui顯xian著zhu降jiang低di時shi，在zai冷leng起qi動dong的de情qing況kuang下xia整zheng個ge係xi統tong必bi須xu連lian續xu正zheng常chang工gong作zuo。本ben文wen詳xiang細xi介jie紹shao了le在zaiSEPIC、Cuk和升壓轉換器中使用簡單降壓控製器的方法。

 

從公共輸入軌產生負電壓和正電壓

 

圖1顯示了基於單個降壓控製器（具有兩路輸出）的雙極性電源設計。

 

圖1. LTC3892的電氣原理圖，可產生正負電壓。VOUT1為10 A、3.3 V，VOUT2為3 A
、-12 V。

 

為了最大限度地利用該芯片，必須使用一路輸出來產生正電壓，使用第二路輸出來產生負電壓。此電路的輸入電壓範圍為6 V至40 V。VOUT1產生10 A
、3.3 V的正電壓，VOUT2產生3 A、-12 V的負電壓。兩路輸出均由U1控製。第一路輸出VOUT1是簡單的降壓轉換器。第二路輸出的結構更複雜一些。VOUT2相對於GND為負，故使用差分放大器U2來檢測負電壓並將其調整為0.8 V基準電壓。在這種方法中，U1和U2均以係統GND為基準，這大大簡化了電源的控製和功能。如果需要其他輸出電壓
，以下表達式有助於計算RF2和RF3的電阻值。

 

 

VOUT2電源係采用Cuk拓撲結構，相關技術文獻中對此有廣泛介紹。 為了解電源係元件上的電壓，需要使用以下基本公式。

 

 

VOUT2效率曲線如圖2所示。這種方法的LTspice®仿真模型參見 此處在本例中，LTC3892 轉換器的輸入為10 V至20 V。輸出電壓為10 A
、 +5 V和5 A、-5 V。

 

圖2. 14 V輸入電壓時負輸出的效率曲線。

 

從波動輸入軌產生穩定電壓

 

 

圖3. SEPIC結構的LTC3892在降壓應用中的電氣原理圖。

 

圖3所示轉換器的電氣原理圖支持兩路輸出：VOUT1為10A、3.3 V，VOUT2為3 A、12 V。輸入電壓範圍為6 V至40 V。VOUT1以類似方式創建，如圖1所示。第二路輸出是SEPIC轉換器。與上麵的Cuk一樣，該SEPIC轉換器基於非耦合的雙分立電感解決方案。分立扼流圈的使用顯著擴大了可用磁性材料的範圍
，這對於成本敏感型器件非常重要。

 

 

圖4和圖5顯示了該轉換器在電壓下降和達到尖峰時（例如在冷起動或電源切斷時）的功能。軌電壓VIN圍繞相對標稱值12 V下降或上升。但是，VOUT1和VOUT2均處於穩壓狀態，為關鍵負載提供穩定的電源。雙電感SEPIC轉換器可以輕鬆重新連接成單電感升壓轉換器。

 

圖4. 軌電壓從14 V降至7 V，VOUT1和VOUT2均處於穩壓狀態。

 

圖5. 軌電壓從14 V升至24 V
，但VOUT1和VOUT2均處於穩壓狀態。

 

相關LTspice仿真模型參見 此處。它顯示LTC3892轉換器的輸入為10 V至20 V。輸出電壓為10 A、+5 V和5 A、-5 V。

 

結論

 

本文介紹了基於降壓控製器構建雙極性和雙輸出電源的方法。這種方法支持在降壓、升壓
、SEPIC和Cuk拓(tuo)撲(pu)中(zhong)使(shi)用(yong)相(xiang)同(tong)的(de)控(kong)製(zhi)器(qi)。這(zhe)對(dui)於(yu)汽(qi)車(che)和(he)工(gong)業(ye)電(dian)子(zi)供(gong)應(ying)商(shang)來(lai)說(shuo)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)，因(yin)為(wei)一(yi)旦(dan)經(jing)過(guo)核(he)準(zhun)，他(ta)們(men)便(bian)可(ke)基(ji)於(yu)同(tong)一(yi)控(kong)製(zhi)器(qi)設(she)計(ji)出(chu)提(ti)供(gong)各(ge)種(zhong)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)電(dian)源(yuan)。

 

作者

 

Victor Khasiev is a Senior Application Engineer at ADI. Victor has extensive experience in power electronics both in AC/DC and DC/DC conversion. He holds two patents and wrote multiple articles. These article related to use ADI semiconductors in automotive and industrial applications. They cover step-up, step-down, SEPIC, positive-to-negative, negative-to-negative, flyback, forward converters and bidirectional backup supplies. His patents are about efficient power factor correction solutions and advanced gate drivers. Victor enjoys supporting ADI customers: answering questions about ADI products, design and verification power supplies schematics, layout of the print circuit boards, troubleshooting and participating in testing final systems.

 

 

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