以低噪聲實現(xiàn)降壓-升壓電壓轉(zhuǎn)換

在許多應用中，需要進行升壓和降壓轉(zhuǎn)換。例如，有時輸入電壓范圍為6 V至24 V，而需要輸出的電壓為12 V。傳統(tǒng)的寬范圍電源必須能夠進行此類電壓轉(zhuǎn)換。

利用基于變壓器的不同拓撲結構，可以實現(xiàn)升壓和降壓轉(zhuǎn)換，例如反激式穩(wěn)壓器、單端初級電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)拓撲和四開關降壓-升壓拓撲。

四開關降壓-升壓是一種非常精巧的架構。它需要四個開關，但只需要一個電感。圖1為該電路的拓撲結構。線圈始終由四個開關控制，從而實現(xiàn)向下轉(zhuǎn)換的降壓開關穩(wěn)壓器或向上轉(zhuǎn)換的升壓開關穩(wěn)壓器。轉(zhuǎn)換效率非常高，而且此類電路的應用相當簡單。

圖1. 四開關降壓-升壓電壓轉(zhuǎn)換架構

開關模式降壓-升壓轉(zhuǎn)換器以一定的開關頻率工作，會在電壓轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部走線中產(chǎn)生脈沖電流。在輸入電壓高于所需輸出電壓的降壓模式下，脈沖電流位于輸入側；而在輸入電壓低于所需輸出電壓的升壓模式下，脈沖電流位于輸出側。這些脈沖電流會引起脈沖磁場，從而造成電磁干擾(EMI)。

Silent Switcher技術已可用于設計具有出色電磁兼容性(EMC)行為的開關模式電源轉(zhuǎn)換器。該技術將脈沖電流的傳導路徑分成兩條，每條路徑都具有高度的對稱性。這使得脈沖電流的幅度減半，并且對稱性在很大程度上抵消了所產(chǎn)生的磁場。圖2為該技術在降壓-升壓控制器中的應用。紅色部分為脈沖電流的路徑，對稱排列使其磁場相互抵消。

圖2. Silent Switcher技術應用示例，能夠抵消脈沖電流路徑的磁場

圖2總共包含8個開關晶體管?；赟ilent Switcher技術的降壓-升壓電路僅需要四個開關，就像常規(guī)降壓-升壓拓撲一樣。圖2中額外增加的開關是為了清晰展示對稱的脈沖電流路徑。

降壓-升壓穩(wěn)壓器和Silent Switcher技術的結合，讓開發(fā)具有出色EMC行為的上/下變頻器成為可能。為了進一步改善EMC行為，有些穩(wěn)壓器集成了去耦電容，這便是Silent Switcher 2穩(wěn)壓器。

圖2中，相關電容已經(jīng)與集成電路一起集成到 LT8350S等器件中。與使用外部去耦電容的器件相比，其脈沖電流路徑中的寄生效應更小，因此進一步降低了電磁輻射騷擾。使用外部耦合電容的版本是 LT8350。

圖3為采用了LT8350S降壓-升壓開關穩(wěn)壓器的電路。該器件可承載高達6 A的開關電流，輸入電壓范圍為3 V至40 V。為了進一步降低所產(chǎn)生的EMI，可以選擇使用展頻(SSFM)。圖3中的電路為帶有外部電路的 LTspice?仿真模型，用戶可以免費使用。

圖3. 采用高集成度LT8350S的Silent Switcher降壓-升壓ESC

降壓-升壓開關穩(wěn)壓器適用于需要升壓和降壓的電壓轉(zhuǎn)換電路。ADI公司推出的新型集成電路（如LT8350S）讓開發(fā)人員可以利用Silent Switcher技術實施此拓撲結構，從而設計具有超高EMC的開關模式電壓轉(zhuǎn)換器。