產(chǎn)生負(fù)電壓的同步降壓電路

許多電子系統(tǒng)需要正負(fù)兩種電壓才能正常工作。由較高輸入電壓高效產(chǎn)生很低的正輸出電壓通常都需要使用同步降壓穩(wěn)壓器。但是，當(dāng)由正輸入電壓產(chǎn)生負(fù)輸出電壓時(shí)，一般使用回掃拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輸出電流較大時(shí)尤其是如此。同步降壓電路和負(fù)回掃電路（又稱降壓－升壓電路）的工作特性和控制特性是極不相同的。圖1示出了一種負(fù)回掃電路所需的基本元件。當(dāng)場效應(yīng)管Q1導(dǎo)通時(shí)，電感器L1兩端就有輸入電壓，而這時(shí)無輸入電流流入負(fù)載。這時(shí)送入負(fù)載的所有輸出電流均來自輸出電容C1，因?yàn)?a target="_blank">二極管D1是反向偏置的。電感器中的電流繼續(xù)增大，直到控制電路確定關(guān)斷場效應(yīng)Q1的合適時(shí)間為止。那時(shí)候，為了保持電流流動(dòng)，電感器L1兩端的電壓極性相反，使電感器頂端電位相對于地是負(fù)的，進(jìn)而迫使二極管D1導(dǎo)通。輸出電壓變負(fù)到電感器電壓的二極管壓降以內(nèi)。

圖1  這一回掃拓樸結(jié)構(gòu)可利用正輸入電壓產(chǎn)生負(fù)輸出電壓。

　　控制電路工作時(shí)的占空因子也與同步降壓電路的不同。雖然同步降壓電路工作的占空因子為，但負(fù)回掃電路工作的占空因子為。例如，如果所需輸出電壓為輸入電壓的一半，則同步降壓電路工作占空因子為50%，而負(fù)回掃電路的只有33%。圖1的簡單負(fù)回掃 電路與圖2的同步降壓控制器負(fù)回掃電路的比較是很直觀的。在圖2中，場效管Q2映射了二極管D1的功能，但該二極管的正向壓降減小了。這一正向壓降的減小可大大提高效率。二極管D3只是在場效應(yīng)管Q1和Q2都截止的短短停滯時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，從而可進(jìn)一步降低損耗。反饋電壓通過電阻R1出現(xiàn)在輸出接地端，因?yàn)榭刂齐娐肥且载?fù)輸出電壓為基準(zhǔn)的。R2通常將輸出電壓設(shè)定到所需的電平，因?yàn)樗幌馬1那樣可以改變反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。要想改變輸入電壓、輸出電壓或同時(shí)改變輸入輸出電壓，就需要改變電感器的電感值。電感器最小的電感值為：
　　請注意在這類電路中使用控制器的某些局限。因?yàn)榭刂齐娐肥且载?fù)輸出電壓為基準(zhǔn)的，所以控制器必須具有大于的額定輸入電壓。此外，還必須確定控制器的VIN（最小），即當(dāng)輸出電壓為零時(shí)，系統(tǒng)上電時(shí)發(fā)生的輸入電壓。能在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)工作的控制器，其性能一般為最好。場效應(yīng)管的漏極-源極額定電壓也必須允許，而且場效應(yīng)管必須傳送大于兩倍輸出電流的峰值電流。低阻而又快速的開關(guān)場效應(yīng)管，其產(chǎn)生的損耗是最小的。該電路的主要優(yōu)點(diǎn)是效率高。因?yàn)樵撾娐肥褂肗溝道場效應(yīng)管（而P溝道場效應(yīng)管電阻較大，價(jià)格較高）,所以該電路的最高效率優(yōu)于90%。

圖2  同步降壓控制器成為這一負(fù)回掃電路的核心。