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ZHCAFK9 July 2025 LM25184 , LM2611 , LM27761 , LM5158 , LMR33640 , TLV171 , TPS63700

2.2 使用逆变器稳压器生成负电源

使用正电源生成负输出电压的第二种方法是使用逆变器稳压器。该逆变器的拓扑如图 2-4 所示。在第一个时间间隔内，Q1 导通，Q2 关断，在输入电压的驱动下，电感器的电流增加。负载由输出电容器 C 供电。在第二个时间间隔内，Q1 关断，Q2 导通，电感器通过 Q2 对输出电容 C 进行反向充电。输出电压为负电源。

图 2-4 逆变器转换器的拓扑

当 Q1 导通时，电感器 L 的平均电流等于平均输入电流。当 Q2 导通时，电感器的平均电流等于输出电流。假设电路的效率为 ƞ、输出电压振幅为 Vo、输入电压为 Vin，那么电感器的平均电流如方程式 3 所示

方程式 3.

I_{L_a v g} = I_{i n p u t_a v g} + I_{O} = \frac{|V_{O}| \times I_{O}}{V_{i n p u t} \times η} + I_{O} = I_{O} (1 + \frac{|V_{O}|}{V_{i n p u t} \times η})

Q1 和 Q2 的最大电压为 V_in-Vo。请记住，此处的 Vout 为负电压。然后，客户可以将电感器的峰值电流配置为平均电流的 1.2 倍。电感器的值如方程式 4 所示

方程式 4.

L = \frac{V_{i n p u t} \times D \times T}{△ I_{L}} = \frac{V_{i n p u t} \times D}{0.4 \times f \times I_{L_a v g}}

在这里，f 是开关频率，D 是占空比，如方程式 5 所示

方程式 5.

D \approx \frac{|V_{O}|}{V_{i n p u t} + |V_{O}|}

结合前述所有公式，设计人员可以设计出满足特定应用需求的逆变器转换器。

TI 提供多款逆变器稳压器，具备 300mA 到 1A 的输出电流能力和多种输入电压范围，能够满足客户的大多数实际应用需求。在这些逆变器稳压器中，TPS63700 是一款输入电压范围为 2.7 至 5.5V、输出电压可调范围为 -1.213 至 -15V 的负电源稳压器，最大输出电流为 360mA。TPS63700 采用 3mm × 3mm 封装，开关频率为 1.4MHz，是一种紧凑型设计，可通过正电源生成负电源，满足大多数应用需求。典型应用如图 2-5 所示。

图 2-5 TPS63700 的典型应用电路

可使用方程式 6 配置 TPS63700 的输出电压

方程式 6.

V_{O} = - \frac{R_{3}}{R_{2}} \times V_{R E F} = - 1.213 \times \frac{R_{3}}{R_{2}}

该转换器的输入电流和输出电流为非连续模式。因此，逆变器转换器通常具有较大的纹波，需要在输入和输出中配备良好的滤波器。另一个问题是，市面上可满足多样化客户应用需求的逆变器转换器较少。