雙相可轉換升/降壓電源電路

　　同步降壓控制器大部分常規應用為將一正電壓高效轉換為一較低的正電壓。但它也可以由一正電壓產生負電壓。在負電壓輸出的應用中，降壓控制器可配置為可轉換降/升壓裝置，其負輸出電壓的絕對值即可以比高于也可以低于其負輸入電壓。

　　要使降壓轉換器變成一個升/降壓轉換器，只要使電路參考于負電壓而非參考于地，將Cout 的(+)極固定于地而不是Vout，并且將來自頂端的MOSFET的漏極的輸入電壓連接至新的地(圖1)即可。接線與標準正降壓轉換器相同，頂端MOSFET仍然控制MOSFET。

　　然而，升/降壓轉換器的設計要求包括更為嚴格。例如，對于給定輸入電壓，升/降壓轉換器MOSFET的斷態電壓應力更高。這是由于它現在等于VIN 和 Vout之差，它低于接地電壓。還有，由于它現在是負載電流和輸入電流之和，對于給定負載dc電感器電流更大。其結果是，電感器必須具有比標準降壓設計更高的飽和電流和更低的DCR。

　　由于電壓應力和dc電感電流更大，MOSFET的轉換和傳導損耗更高。因為升/降壓轉換器的輸出電容只在底端MOSFET為on時充電，輸出電容器有脈沖電流通過，峰至峰振幅等于dc電感器電流(假設采用了一個非常大的電感器)。

　　另一方面，降壓轉換器的輸出電容器紋波電流僅等于電感器的紋波電流。其結果是，用于升/降壓設計的輸出電容器必須具有低得多的ESR和ESL以保持低輸出電壓紋波。

　　圖2顯示了滿足上述挑戰性要求的可轉換升/降壓電路的實例。該電路為一款由Linear Technology的LTC3728控制的+12-V ~5.2-V/15-A雙相雙輸出轉換器。轉換器的兩相關聯，相差180°，對輸出和輸入電容均消除了紋波電流。雙相工作、400kHz開關頻率，加上在輸出ESR及ESL比POSCAP更低的陶瓷電容，產生僅為39 mVpp的輸出電壓紋波。低輸出電壓紋波使其適用于負偏壓ECL電路。

　　盡管升/降壓配置有更高的損耗，這種電路仍具有更高的效率。在滿負載時，效率為91.4%而峰值效率為92.9%。高效率是使用了低RDS(ON)和低QG 的MOSFET、使用雙相而不是單相設計，以及LTC3728的強大的門驅動器的結果。LTC3728的開關結點引腳和VIN引腳電壓均為36 V，而MOSFET電壓為30V，使它們易于控制將+12 V轉換為5 V產生的電壓應力。

作者：Mike Shriver，應用工程師，Linear Technology公司，Email: @linear.com">MShriver@linear.com