負電壓DC/DC開關電源的設計

圖10 CCM-CPM型電壓外環系統框圖

　　圖11為實際非隔離負電壓DC/DC變換電路補償網絡的硬件電路圖。

圖11 補償網絡硬件電路圖

　　補償網絡的靜態放大倍數與電源控制器反饋引腳相對于其參考地的靜態工作電壓Vf成正比，這里的靜態工作電壓Vf滿足如下關系式：

　　注意Vf的值應在適中的范圍，當取值太大，會降低系統的信噪比。當取值太小，系統的靈敏度和穩態特性都會下降。

　　補償網絡的動態特性通過電容C2、C3、C4來補償。其中電容C2引入超前校正，有效的提高了系統的動態穩定性。電容C3則增大了系統的帶寬。而電容C4起到了旁路高頻噪聲的作用。因此通過合理的選擇C2、C4、C4的電容值，可以使系統獲得較滿意的動態補償效果。

　　3 實驗研究

　　對圖4所示的電路進行實驗研究，實驗電路的主要參數為，輸入電壓Vi=-24V,輸出電壓Vo=-15V,輸出電感L1=33μH,輸出電容C1=10μF,二極管VD1為肖特基二極管1N5819。

　　由圖12所示的輸出電壓波形可得，利用圖4所示的非隔離負電壓DC/DC開關電源可以很容易實現負電壓的穩定輸出。并且反饋回路的靜態放大倍數很大，使輸出的負電壓有很好的穩態特性。

圖12 滿載時LT1935內部功率三極管集電極電壓和輸出電壓波形示意圖

　　圖12給出了滿載情況下電源控制器LT1935內部功率三極管集電極輸出電壓的波形。可見在滿載時系統不會產生過高的峰值電流，電感電流的波動小，即輸出紋波電流得到很好的抑制，有利于非隔離負電壓DC/DC開關電源的高效率工作和帶負載能力。同時系統的開關頻率很高，反饋回路的帶寬得到了保證。

　　圖13給出了滿載情況下輸出紋波電壓的波形，顯然，輸出紋波電壓的波動小，且無脈動，輸出紋波電壓得到了很有效的抑制。

圖13 滿載時輸出電壓和輸出紋波電壓波形示意圖

　　4 結論

　　提出了一種基于峰值電流控制的新型非隔離負電壓DC/DC開關電源設計方案。在連續電流模式下，保證輸出電容能通過輸出電感得到持續充電，使輸出紋波得到了有效的抑制，從而達到提高系統帶負載能力以及效率的目的。同時結合平均電路法構建該開關電源在CCM條件下的小信號模型，設計了電壓外環的補償網絡，增強了系統的整體性能。實驗測試表明，本方案簡單、合理、可行，具有一定的工程實際意義。