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BUCK 电路的负压输出方案

2025-3-6 10:47:56 6754 BUCK

0 简介：在电路设计当中，经常会用到正负电源供电的系统，如运放的供电。本文以LGS5145典型BCUK为例使其输出负压。引言在电路设计当中，经常会用到正负电源供电的系统，如运放的供电。比较常见的做法是在 AC-DC 给过来的正负输入电源轨之后，直接用正压和负压的 LDO 进行降压。但是在某些应用中可能会出现LDO两端压降大，负载电流也大的情况，这会导致LDO发热严重，给电路设计带来诸多限制。在输入输出电压压差大的情况下，开关电源相比于LDO，在转换效率方面有着更为突出的优势。前面已经提到，正压 Buck 电路有专用的芯片，非常容易实现，而负压的 Buck 电路却并没有专用的芯片，下面我们将探讨如何利用已有的芯片搭建负压的 Buck 电路单电压输入，输出获得负电压。例如输入12V，输出-15V。以下以LGS5145为例：原理图图 1.负压原理图图 2.正压原理图原理说明图3.BUCK改负压输出应用简图公式推导如下，假设二极管开关的正向导通压降为Vd，MOS开关管为Vsw。主开关开通和关断期间，电感上的电压可列出如下式子： Von=Vin-Vsw Voff=Vo+Vd 根据伏秒法：Von x ton=Voff x toff，则可以得出： toff/ton=-(Vin-Vsw)/(Vo+Vd) 可以得到占空比方程为： D=ton/(ton+toff)=ton/T=(Vo+Vd)/(Vo+Vd-Vin+Vsw) 若MOS开关管和二极管的压降远小于输入输出电压，上面占空比的公式可以简化为： D=Vo/(Vo-Vin) 所以，输入和输出的电压关系可以表示为： Vo=-VinD/(1-D) 从上面的公式中可以看出，输出电压的绝对值可以大于或者小于输入电压；由于在Q导通期间，输入没有向输出提供能量，此时主要为输出大电容提供能量维持给负载，只有在Q关断时，由电感提供能量给负载且给输出电容充电，所以，此种负输出线路的输出纹波比普通的正输出降压线路纹波要大。注意事项* 因为电感的输出端接至功率大地，故此结构只适应于负压输出的场合，比如可以用于系统中需要正负压供电的运放； Vin +\|Vo\|< SW点的最高耐压。在BUCK-BOOST结构中，SW的电压是针对芯片的地而言，故分析SW的耐压是需要在下管关断，上管导通的前提下进行。当上管导通时，SW点相对芯片地的电压为VIN-Vo,由于Vo是负压，故SW对芯片地的压差为VIN+Vo.所以在做BUCK-BOOST变换时我们不仅要关注最大输入电压，同时还要知晓最大输出电压方可确定所选择的BUCK芯片是否可靠；由于芯片的地与输入电源的地不同，芯片上电时，Vin通过芯片内部给所有逻辑器件供电的LDO输出到芯片地后，再经续流二极管，流经电感，最后至功率大地，故此时施加于芯片VIN脚的最低输入申压需高于芯片的欠压保护点(UVLO)与续流二极管导通压降(VD)之和; 1 本主题由 ElecFans小喇叭于 2025-3-6 10:52 添加图标推荐
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