【導(dǎo)讀】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τ跒樨?fù)載供電非常有用，與系統(tǒng)接地的極性無關(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€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實(shí)現(xiàn)反相拓?fù)洹?/p>
反相轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)知識
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τ跒樨?fù)載供電非常有用，與系統(tǒng)接地的極性無關(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€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實(shí)現(xiàn)反相拓?fù)?。然而，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。對于處理較大整流器電流的場景，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)可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)?？梢酝ㄟ^負(fù)參考來實(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，它是一種簡單且低成本的極性反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，具有很少的功率級組件。它具有元件數(shù)量少、開發(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-升壓開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電路圖。EETech 的形象財(cái)產(chǎn)
眾所周知，通過利用真正的反激式拓?fù)鋪矸崔D(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?，因?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關(guān)節(jié)點(diǎn)，因此被稱為反激電壓，因此，半導(dǎo)體開關(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)?。它是使用有源開關(guān)（通常是 MOSFET）、無源開關(guān)（通常是二極管）和電感器來實(shí)現(xiàn)的 [1]。
圖 2. 說明反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器工作原理的電路圖。EETech 的形象財(cái)產(chǎn)
圖 2 說明了反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的工作原理。當(dāng)開關(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，能量存儲在氣隙中。當(dāng)二極管導(dǎo)通、開關(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。這會導(dǎo)致輸出端出現(xiàn)負(fù)電壓。導(dǎo)通期間流動的電流通常稱為磁化電流，而關(guān)斷期間流動的電流稱為反激電流。導(dǎo)通期間存儲在電感器中的能量用于驅(qū)動反激電流 [5]。
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€電感器，不需要任何耦合電容器。
極性反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器是一種簡單且低成本的極性反相轉(zhuǎn)換器，功率級元件很少。
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/T關(guān)）。
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