如何配置降压转换器实现多输出.doc

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1、如何配置降压转换器实现多输出引言　　电源电路采用电压步升（boost）或更常见的电压步降（buck）DC/DC转换器形式。现在很多应用都需要多个电压轨来驱动各种IC。这些电压轨可以是反相或非反相、有隔离或没有隔离。尽管设计工程师一般使用多个降压转换器和单个滤波电感器，但是这种做法增加了成本、占位面积和厚度。有一种更简单的方法是，采用单个降压转换器和耦合电感器或变压器，将其配置为隔离式转换器拓扑。设计工程师可以使用降压转换器提供反相或非反相电压轨，可以将其配置为反相降压-升压转换器使用。耦合电感或变压器也可与降压-升压转换器一起使用，以生成具有升

2、压/降压功能的多个反相或非反相输出。　　本文将重点讨论各种隔离式/非隔离式DC/DC转换器拓扑，并展示如何用单个同步降压转换器实现这些拓扑。我们还将探讨其他拓扑，并展示这些拓扑是如何适合各种应用的。　　隔离降压　　A.+/-降压输出　　B.+/+降压输出　　C.+/+/-降压输出　　反相降压-升压（步升然后步降）输出　　隔离式+/-降压-升压输出　　三种DC/DC转换器拓扑　　基于单个降压转换器生成各种转换器拓扑的优点是，不需要光耦合器及其相关电路。这可以缩小占板面积、减少元件数量、降低复杂度和成本。除了生成多个输出，降压转换器还可配置成反相降

3、压-升压转换器，本质上提供了升压功能。此外，设计工程师还可以利用类似概念，创建隔离式降压-升压转换器。　　　　1.隔离式降压拓扑　　A.+/-降压输出：电路运行　　用一个隔离式降压拓扑，可以生成反相和非反相降压输出。图1显示了这种拓扑如何为需要一个正电源和一个负电源的应用提供+/-输出轨。　　　　　　图1.同步降压稳压器利用隔离式降压拓扑生成±Vout轨　　参照图1，主和次级输出由下列方程式给出，假定耦合电感或变压器的漏感和绕组的DC电阻可以忽略不计：　　　　其中VIN是输入电压，VO1和VO2分别是主和次级输出，D是占空比，N是变压器匝数比，

4、是二极管的正向压降。　　在高压侧开关接通的周期中（图1中绿色箭头指示的电流），主电流斜坡上升，并将电量储存在变压器的磁化电感和主输出电容器中。二次侧的二极管反向偏置，二次侧的负载电流由输出电容器提供。　　在低压侧开关接通的周期中（图1中红色箭头指示的电流），主电流斜坡下降，并释放变压器磁化电感中存储的能量，一次侧负载电流由输出电容器提供。二次侧的二极管正向偏置，电流从变压器流出供给负载，为二次侧输出电容器充电。在稳定状态下，假定二极管压降、变压器绕组电阻和漏感可忽略不计，二次侧输出电压与主输出电压成反比。图2显示了ISL85413DEMO3Z+

5、/-输出隔离降压演示电路板的工作波形。　　　　图2.ISL85413DEMO3Z在VIN=9V、VO1=VO2=5V、IO1=IO2=100mA时的工作波形　　B.+/+降压输出　　仍然运用通过耦合电感器或变压器生成次级输出这个概念，但二次侧可以按不同方式配置，以生成正或负的次级电压。为了生成正次级输出，要将变压器/耦合电感器和二次侧二极管的极性反过来。图3显示了隔离式降压拓扑生成两个+VOUT轨。　　　　图3.生成两个+VOUT轨的隔离式降压拓扑（ISL85415DEMO2Z）　　C.+/+/-降压输出　　图4显示了生成3个输出（2个+VOU

6、T和1个-VOUT轨）的隔离式降压拓扑。+/+/-隔离降压演示电路板ISL854102DEMO2Z可用来展示这种拓扑。就多输出配置而言，必须考虑不同输出反射到一次侧的总电流，以确保该IC能够处理所生成的电流。　　　　图4.生成3个输出的隔离式降压拓扑：2个+VOUT和1个-VOUT轨（ISL854102DEMO2Z）　　针对以上电路的方程式如下：　　　　其中VO1是主输出，VO2和VO3分别是正和负次级输出，D是占空比，N1和N2分别是与VO2和VO3对应的变压器的匝数比。Vdiode是二极管的正向压降，IOUT1、IOUT2和IOUT3分别是

7、由VO1、VO2和VO3生成的输出电流，Ids_pk是通过顶部开关的峰值电流，△i是主电感器纹波电流的三角部分。　　　　2.反相降压-升压（步升-步降）拓扑　　可以从同步降压转换器派生出反相降压-升压转换器，连接方式为，将GND端子作为降压-升压转换器反相输出、将降压转换器的VOUT端子作为降压-升压转换器的GND。图5是将ISL85415降压转换器配置成反相降压-升压转换器的电路框图。　　　　图5.将ISL85415降压转换器配置成反相降压-升压转换器　　输出电压和输出电流的方程式如下：　　　　其中，VIN是输入电压，VO1是输出电压，D是占

8、空比，IOUT是输出电流，IL是电感器电流。　　在高压侧开关接通的周期中（图5中绿色箭头指示电流），电感器电流斜坡上升，将能量储存在电感器中，输出电容