反相轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)知識(shí)

反相轉(zhuǎn)換器的主要目的是在輸出端提供負(fù)電壓。除了此功能之外，極性反轉(zhuǎn)拓?fù)鋵?duì)于為負(fù)載供電非常有用，與系統(tǒng)接地的極性無(wú)關(guān)，但由可能高于或低于輸出電壓的輸入電壓供電[1]。反相拓?fù)渫ǔＪ褂脝蝹€(gè)電感器，不需要任何耦合電容器 [2]。這導(dǎo)致使用更少的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)反相拓?fù)洹Ｈ欢?，由于它適用的應(yīng)用范圍較窄，因此與其他基本 DC/DC 轉(zhuǎn)換器拓?fù)湎啾?，它的使用頻率較低。對(duì)于處理較大整流器電流的場(chǎng)景，采用同步降壓或同步升壓器件[3]。

反相轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)。可以通過(guò)負(fù)參考來(lái)實(shí)現(xiàn)，即使用任何降壓器件將正電壓轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)電壓。也可以通過(guò)正參考，利用任何升壓裝置將負(fù)電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎妷篬4]。反相轉(zhuǎn)換器拓?fù)涞木唧w類型之一是反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。圖 1 顯示了降壓拓?fù)?、升壓拓?fù)浜蜆O性反轉(zhuǎn)降壓-升壓拓?fù)?。眾所周知，它是一種簡(jiǎn)單且低成本的極性反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，具有很少的功率級(jí)組件。它具有元件數(shù)量少、開(kāi)發(fā)復(fù)雜度低的優(yōu)點(diǎn)，并且可以使用標(biāo)準(zhǔn)的高邊調(diào)節(jié)器集成芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些也是用于降壓轉(zhuǎn)換器的。

圖 1. 降壓拓?fù)?、升壓拓?fù)浜蜆O性反相降壓-升壓開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的電路圖。EETech 的形象財(cái)產(chǎn)

眾所周知，通過(guò)利用真正的反激式拓?fù)鋪?lái)反轉(zhuǎn)輸入電壓的方向，并且與傳統(tǒng)的反激式轉(zhuǎn)換器拓?fù)漕愃疲驗(yàn)樗哂?1:1 的繞組比。電流在輸入和輸出處都是脈沖電流。由于輸出電壓飛回開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)，因此被稱為反激電壓，因此，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上的電壓應(yīng)力是輸入和輸出電壓的總和。控制器以負(fù)輸入或輸出為參考；因此，它必須承受輸入和輸出電壓的總和。

降壓-升壓轉(zhuǎn)換器工作原理

極性反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器是一種基本的功率轉(zhuǎn)換拓?fù)?。它是使用有源開(kāi)關(guān)（通常是 MOSFET）、無(wú)源開(kāi)關(guān)（通常是二極管）和電感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的 [1]。

圖 2 說(shuō)明了反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的工作原理。當(dāng)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)（稱為導(dǎo)通時(shí)間），電感器兩端存在輸入電壓，迫使電流流向地面。在這種情況下，能量存儲(chǔ)在氣隙中。當(dāng)二極管導(dǎo)通、開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)（稱為關(guān)斷時(shí)間），電感電壓翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致整流器導(dǎo)通。這會(huì)導(dǎo)致輸出端出現(xiàn)負(fù)電壓。導(dǎo)通期間流動(dòng)的電流通常稱為磁化電流，而關(guān)斷期間流動(dòng)的電流稱為反激電流。導(dǎo)通期間存儲(chǔ)在電感器中的能量用于驅(qū)動(dòng)反激電流 [5]。

圖 2. 說(shuō)明反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器工作原理的電路圖。EETech 的形象財(cái)產(chǎn)

該拓?fù)涞膫鬟f函數(shù)可以表示為Vout = ?Vin。 (噸/噸f )

接通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間之比稱為占空比，用 D 表示。

要點(diǎn)

反相開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器是一種能夠提供負(fù)電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器。

反相拓?fù)渫ǔＪ褂脝蝹€(gè)電感器，不需要任何耦合電容器。

極性反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器是一種簡(jiǎn)單且低成本的極性反相轉(zhuǎn)換器，功率級(jí)元件很少。

反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的傳遞函數(shù)可以表示為 V out = -V in。（T開(kāi)/T關(guān)）。