ZHCAD84 October   2023 LMR36506

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
    1. 1.1 拓扑结构选择
    2. 1.2 从降压转换器到 Fly-Buck-Boost 转换器
  5. 2Fly-Buck-Boost 转换器的具体实现
    1. 2.1 原理图
    2. 2.2 物料清单
  6. 3测试结果
    1. 3.1 启动行为
    2. 3.2 系统环路稳定性
    3. 3.3 热行为
    4. 3.4 VOUT 纹波和 SW 节点波形
    5. 3.5 效率数据
      1. 3.5.1 平衡负载的效率数据
      2. 3.5.2 不平衡负载的效率数据
    6. 3.6 负载调整率
      1. 3.6.1 平衡负载的负载调节
      2. 3.6.2 不平衡负载的负载调整率
  7. 4总结
  8. 5参考资料

从降压转换器到 Fly-Buck-Boost 转换器

有关如何在 Fly-Buck-Boost 拓扑中使用降压转换器的基础知识,请参阅图 1-1。此图左侧展示了标准降压转换器,而右侧展示了如何在 Fly-Buck-Boost 拓扑中使用标准降压转换器。

为了实现此设计,降压转换器首先要转换为反相降压/升压拓扑。红色框展示了所需的修改。第一步需要互换降压转换器输出端的 VOUT 和 GND 标签或符号。需要一个额外的旁路电容器 (Cbyp) 来绕过降压转换器 IC U1 电源电压。肖特基二极管 D3 避免了 U1 在启动期间因 Cbyp 充电电流而承受过大应力的可能性。对于直接参考的信号,或者通过普通降压转换器中接地的电阻器或电容器参考的信号,需要特别小心。例如,对于 U1 的 GND-、FB-、EN-/UVLO-、PG-、RT 和 VCC 引脚,这些信号需要在 neg VOUT 的反相降压/升压转换器中参考。可施加于反相降压/升压转换器的输入电压小于可施加于同一降压转换器的输入电压。这种关系是因为 IC 的 GND 引脚连接到负输出电压 Neg VOUT。因此,转换器 IC U1 两端的输入电压为 VIN + |Neg VOUT|。

GUID-20230906-SS0I-ZGQW-T2XW-W93143RMDTLQ-low.svg图 1-1 降压转换器与 Fly-Buck-Boost 转换器

下一步是通过添加绿色所示的元件和连接,将反相降压/升压转换为所需的 Fly-Buck-Boost 拓扑。这些连接是现有电感器 (L1) 上的第二绕组 (L2)、整流肖特基二极管 (D1)、输出电容器 (C1) 和钳位齐纳二极管 (D2)。两个绕组 L1 和 L2 最好具有相同的匝数,从而形成匝数比为 1:1 的耦合电感器。大多数电感器制造商都以现成产品的形式提供此类电感器配置。转换器导通期间 L1 存储的能量会在关断期间由 L1 和 L2 通过 U1 的低侧 FET 和肖特基二极管 D1 释放到输出电容器 C2 和 C1。由于绕组的匝数比为 1:1,L1 和 L2 在关断期间具有相同的电压,从而使非稳压正输出电压 (Pos VOUT) 与稳压良好的负输出电压 (Neg VOUT) 实现良好匹配。Pos VOUT 的其余容差是由于 Pos VOUT 上中等至最大输出电流条件下 D1 的正向压降造成的,其中压降与温度和负载有关。在 Pos VOUT 上的输出电流非常低时,由于不可避免的尖峰导致峰值整流,该电源轨会略有上升。后一种行为由钳位齐纳二极管 D2 处理,其中二极管的齐纳电压略大于预期为 Pos VOUT 的最大标称电压。