Dostal的設(shè)計(jì)：以安靜的方式實(shí)現(xiàn)降壓-升壓電壓轉(zhuǎn)換

在許多應(yīng)用中，電壓需要向上和向下轉(zhuǎn)換。例如，如果輸入電壓范圍為 6 至 24 V，則會(huì)產(chǎn)生 12 V。經(jīng)典的寬范圍電源必須能夠進(jìn)行此類電壓轉(zhuǎn)換。

不同的電壓轉(zhuǎn)換架構(gòu)能夠向上和向下進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。這些是基于變壓器的拓?fù)?，例如反激式穩(wěn)壓器、單端初級(jí)電感器轉(zhuǎn)換器 （SEPIC） 拓?fù)浜?4 開關(guān)降壓-升壓拓?fù)洹?/p>

圖1 4 開關(guān) Buck-Boost

4 開關(guān) buck-boost 是一種非常優(yōu)雅的架構(gòu)。這里需要四個(gè)開關(guān)，但只需要一個(gè)電感。圖 1 顯示了電路拓?fù)洹?/p>

ADI 公司1. 4 開關(guān)降壓-升壓電壓轉(zhuǎn)換架構(gòu)。

線圈始終由四個(gè)開關(guān)控制，導(dǎo)致降壓開關(guān)穩(wěn)壓器向下轉(zhuǎn)換或升壓開關(guān)穩(wěn)壓器向上轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換效率高，這種電路的應(yīng)用非常簡(jiǎn)單。

Dostal 的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)創(chuàng)意視頻系列

Analog Devices 的 Frederik Dostal 展示了有關(guān)電源和模擬技巧的 Ideas for Design 視頻系列。

開關(guān)模式降壓-升壓轉(zhuǎn)換器以一定的開關(guān)頻率工作，并在電壓轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部走線上產(chǎn)生脈沖電流。當(dāng)輸入電壓高于所需輸出電壓時(shí)，它們位于降壓模式的輸入側(cè)，當(dāng)輸入電壓低于所需輸出電壓時(shí)，它們位于升壓模式的輸出側(cè)。這些脈沖電流會(huì)產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生電磁干擾 （EMI）。

實(shí)施 Silent Switcher 技術(shù)

Silent Switcher 技術(shù)可用于設(shè)計(jì)具有非常好的電磁兼容性 （EMC） 性能的開關(guān)模式電源轉(zhuǎn)換器。這種技術(shù)將脈沖電流分成兩條導(dǎo)電路徑，每條路徑都具有高度對(duì)稱性。這將脈沖電流的振幅減半，對(duì)稱性在很大程度上抵消了產(chǎn)生的磁場(chǎng)。

圖 2 說明了該技術(shù)在降壓-升壓控制器中的應(yīng)用。紅色表示脈沖電流的路徑，其磁場(chǎng)通過對(duì)稱排列相互抵消。

圖2. 在此版本的 Silent Switcher 技術(shù)中，磁場(chǎng)被抵消出脈沖電流路徑。

圖 2 顯示了 8 個(gè)開關(guān)晶體管。基于 Silent Switcher 技術(shù)的降壓-升壓電路只需要四個(gè)開關(guān)，就像傳統(tǒng)的降壓-升壓拓?fù)湟粯印D 2 中的附加開關(guān)是為了識(shí)別對(duì)稱脈沖電流路徑。

通過將降壓-升壓穩(wěn)壓器和 Silent Switcher 技術(shù)相結(jié)合，現(xiàn)在可以開發(fā)具有非常好的 EMC 性能的組合式上變頻器和下變頻器。為了實(shí)現(xiàn)最佳 EMC 性能，有一些帶有集成去耦電容的穩(wěn)壓器，稱為 Silent Switcher 2 穩(wěn)壓器。

圖 2 中的這些電容器已經(jīng)與集成電路一起集成到 LT8350S 等器件中。這減少了脈沖電流路徑中的寄生效應(yīng)，因此與帶有外部去耦電容器的器件相比，這進(jìn)一步降低了輻射發(fā)射。LT8350 是一款具有外部耦合電容器的器件。

圖 3 顯示了一個(gè)帶有 LT8350S 降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器的電路。該器件可承載高達(dá) 6A 的開關(guān)電流，輸入電壓范圍為 3V 至 40V。為了進(jìn)一步降低產(chǎn)生的 EMI，您可以使用擴(kuò)頻頻率調(diào)制 （SSFM）。圖中的電路說明了具有外部電路的 LTspice 仿真模型。

3. 本電路采用 Silent Switcher 升降壓電調(diào)，LT8350S集成度高。

Buck-Boost 開關(guān)穩(wěn)壓器適用于必須上下轉(zhuǎn)換電壓的電壓轉(zhuǎn)換器電路。Analog Devices 的新型集成電路（例如 LT8350S）使開發(fā)人員能夠使用 Silent Switcher 技術(shù)執(zhí)行此拓?fù)?，以設(shè)計(jì)具有極高 EMC 的開關(guān)模式電壓轉(zhuǎn)換器。