目前較常見的電源開關(guān)穩(wěn)壓器拓撲結(jié)構(gòu)之一是降壓電源開關(guān)穩(wěn)壓器。降壓穩(wěn)壓器IC嵌入式控制板和集成化通常選用FET進行降壓變換。不僅如此，降壓穩(wěn)壓器IC也可用于各種設(shè)計，如正反開關(guān)電源、雙正負極開關(guān)電源及其單個或多個單獨電壓導出的隔離電源。本文詳細介紹了各種降壓穩(wěn)壓器的設(shè)計方案，闡述了其原理，并探討了完成該設(shè)計方案必須考慮的具體要素。

選用降壓穩(wěn)壓器IC降壓轉(zhuǎn)換器

瑞薩電子ISL8541x系列降壓穩(wěn)壓器IC集成上管和埋管FET、二極管和內(nèi)部補償?shù)膬?nèi)部操作可以較大限度地減少外部部件的總數(shù)，并完成非常小外觀尺寸的整體解決方案。此外，該系列產(chǎn)品穩(wěn)壓器IC具備3V~40V寬鍵進入電壓范圍，可適用于多節(jié)電池和各種穩(wěn)壓管的電壓導出。文中將以ISL85410降壓穩(wěn)壓器IC以各種應用設(shè)計方案為例。

在電源電路中，當所需電壓小于系統(tǒng)軟件中的可用電壓時，必須使用降壓轉(zhuǎn)換器。例如，選用12V作為輸入電壓的系統(tǒng)軟件，充電電池必須導出5V、3.3V或1.2V微處理器電壓方便，I / O、儲存器和FPGA配電。將高壓轉(zhuǎn)換為低壓，降壓轉(zhuǎn)換器可以延長系統(tǒng)軟件中的電池循環(huán)次數(shù)，減少排熱，提高穩(wěn)定性。圖1為應用ISL85410降壓穩(wěn)壓器IC降壓轉(zhuǎn)換器簡化電路原理圖。

圖1. 降壓轉(zhuǎn)換器簡化電路原理圖

導出電壓與鍵入電壓具有相同的正負極，連續(xù)關(guān)閉（CCM）中間的電壓轉(zhuǎn)化率可以表示為：

(1)D在其中pwm占空比，范圍從0到1，表示導出電壓（VOUT）自始至終小于或等于輸入電壓（VIN）。

選用降壓穩(wěn)壓器IC正反開關(guān)電源

雖然電子控制系統(tǒng)通常使用正電壓，但也必須偶爾使用負電壓。在這種情況下，正反開關(guān)電源必須用正鍵入轉(zhuǎn)換為負電壓。為了滿足這一應用要求，較常用的解決方案之一是使用正反降壓升壓轉(zhuǎn)換器。

圖2比較了降壓轉(zhuǎn)換器和正反降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出水平，表明可以根據(jù)轉(zhuǎn)換情況進行比較FET Q2和電感器L1獲得正反降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。這種拓撲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換會形成不同的電壓轉(zhuǎn)換比和導出電壓的正負極：

（2）在正反向降壓升壓轉(zhuǎn)換器中，導出電壓強度可高于或小于輸入電壓，輸出電壓相對于輸入電壓源的接地裝置為負。

圖2. 降壓轉(zhuǎn)換器和正反降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出級

正反降壓-升壓轉(zhuǎn)換器可選擇相對高度集成的降壓穩(wěn)壓器IC完成。如下圖3所示，應用程序ISL降壓穩(wěn)壓器簡化電源電路85410。在配備正反降壓-升壓轉(zhuǎn)換器時，必須注意兩個關(guān)鍵差異。第一，輸入電壓（VIN）回到（RTN）聯(lián)接。圖1顯示的降壓轉(zhuǎn)換器輸入電壓RTN同時也是接地裝置端(即降壓控制器)AGND/PGND管腳)，在正反降壓-升壓轉(zhuǎn)換器中輸入電壓RTN與接地裝置端不再相同。因而，在完成正相反降壓-升壓轉(zhuǎn)換器時，務必在VIN管腳和RTN（而不是AGND/PGND將輸入電壓源添加到管腳上。

第二，VIN管腳上的電壓內(nèi)應力應參考AGND管腳。無論導出電壓如何，降壓轉(zhuǎn)換器中的電壓自始至終相當于輸入電壓（VIN）。相比之下，正反降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器中的VIN管腳必須能夠承受鍵入電壓和導出電壓之和（V IN V OUT）。例如，在將24V變換為-5V的制定中，VIN管腳上的電壓內(nèi)應力為29V而不是24V。務必切記VIN管腳上的電壓內(nèi)應力不得超過IC數(shù)據(jù)分析表中要求的額定值電壓必須較大。

圖3. 簡化正反降壓-升壓轉(zhuǎn)換器

選用降壓穩(wěn)壓器IC雙正負開關(guān)電源

許多應用，如運放電路和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，必須是雙正負極±5V或±12V開關(guān)電源。一種常用的辦法是應用單獨一個電源開關(guān)控制器及其藕合電感（通常也稱之為變電器）來造成負電壓和正電壓導出。圖4展現(xiàn)了怎么使用降壓轉(zhuǎn)換器和正相反降壓-升壓轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)化成雙正負極開關(guān)電源。

如下圖4（a）顯示，先將ISL85410降壓穩(wěn)壓器配備調(diào)整正出口VOUT 降壓穩(wěn)壓器，然后根據(jù)增加額外的蓮藕繞阻引起負導出VOUT-。若對正輸出VOUT 如果在降壓轉(zhuǎn)換器中進行調(diào)整，則負導出VOUT-與VOUT 相同的標值(簡單考慮，整流二極管D1方向電壓降被忽略)，但正負極反過來。

圖4. 采用降壓方法（a）或正反降壓-升壓（b）雙極開關(guān)電源簡化電路原理圖

圖5表明在DT和（1-D）T雙極開關(guān)電源的閉合電路在間隔時間內(nèi)采用降壓方式。在DT期內(nèi)，上管FET Q1打開，導致整流二極管D1反向電壓偏置，因此次級繞組中沒有電流流動性。在（1-D）T期內(nèi)，Q斷開，電流Ip根據(jù)埋管FET Q二次繞組兩側(cè)的電壓（Vs）相匹配VOUT ，因而D1關(guān)閉，導出電容器COUT電池充電，配電規(guī)范。建議是強制性的CCM配備轉(zhuǎn)換器，完成負導出電壓（VOUT-）優(yōu)良的電壓調(diào)節(jié)。

圖5. 雙極開關(guān)電源閉合電路采用降壓方式

下面詳細描述程序的詳細描述ISL創(chuàng)建并模擬雙正負極開關(guān)電源的85410SIMPLIS重要主要參數(shù)見表1。

報表1. 雙正負開關(guān)電源的主要參數(shù)

如下圖6所示，模擬波型。Q2打開的（1-D）T在此期間，次級繞組電流（Is）蓮藕電流使總原邊電流（Ip）變成負數(shù)。根據(jù)適當?shù)脑O(shè)計方案，確保負電流足夠低，防止降壓穩(wěn)壓器負電流限制在所有正常工作中打開。

圖6. 雙正負開關(guān)電源模擬波型采用降壓法

圖4（b）另一種方法是將正反降壓升壓轉(zhuǎn)換為雙正負開關(guān)電源。與應用降壓變換相比，正反降壓升壓變換是降壓控制器IC配備正反降壓-升壓導出負電壓，用藕合繞阻導出正電壓。與應用降壓變換的雙正負開關(guān)電源不同，當鍵入電壓小于導出時，可以調(diào)整導出(升壓變換)。眾所周知，正反降壓 - 升壓變換中FET電壓內(nèi)應力高于降壓變換。表2比較了這兩種變化，并為特殊使用選擇較佳解決方案帶來了設(shè)計方案的實施意見。

報表2. 雙正負極開關(guān)電源比較降壓變換和正反降壓升壓變換

選用降壓穩(wěn)壓器IC的隔離電源

電流保護通常必須導出保護電壓，提高安全系數(shù)和抗噪性。一般應用包括可編程邏輯控制板（PLC）、智能輸出功率計量檢定IG驅(qū)動電源。反激和推挽電路轉(zhuǎn)換器是經(jīng)濟發(fā)展的兩種常見解決方案。眾所周知，反激轉(zhuǎn)換器通常需要光耦合器或協(xié)助繞阻來調(diào)節(jié)導出電壓。此外，反激電源開關(guān)還會受到高壓峰值的傷害，因此通常必須RCD油壓緩沖器。推挽電路直流變壓器固定50%pwm空比操作可能直接影響導出電壓調(diào)整，有時必須是另一個LDO準確的導出調(diào)整可以完成。

根據(jù)上述雙正負極開關(guān)電源(圖4)， - 在升壓轉(zhuǎn)換器中，應用電感和磁耦合繞阻來完成更多的導出電壓輸出。根據(jù)這兩個導出控制電路的簡單保護，可以完成保護電壓導出（參考圖7） 越來越普遍。

單獨保護電壓軌的隔離電源

圖7. 應用降壓法（a）或正反降壓-升壓（b）簡單簡單地保護電壓軌

如下圖7所示，采用降壓穩(wěn)壓器引起保護電壓導出的兩種方法。雙正負極開關(guān)電源與圖4相同，只有兩個導出控制電路(參考)是單獨的。與變電器線圈匝數(shù)比1:1的雙正負開關(guān)電源不同，根據(jù)提高隔離電源線圈匝數(shù)比，可在次線圈側(cè)設(shè)置所需的導出電壓。此外，控制板可以根據(jù)調(diào)整進行較佳控制pwm空比操作。

帶降壓穩(wěn)壓器的隔離電源具有多種優(yōu)點。如下圖7（a）為此，以降壓方法為例介紹其優(yōu)點。首先，它去除了反激轉(zhuǎn)換器中常見的光耦合器和輔助續(xù)流電源電路。次之，相對性于反激式轉(zhuǎn)換器，降壓配備在初中級側(cè)FET低壓內(nèi)應力，低壓FET它代表了更低的關(guān)閉電阻和更好的效率。三是初中側(cè)導出（VOUT1)調(diào)整良好，導出保護（VOUT2）相匹配VOUT1.在寬鍵入電壓范圍內(nèi)，可在次線圈側(cè)進行優(yōu)異的導出電壓調(diào)整。與沒有附加LDO與推挽電路直流變壓器相比，可以更快地調(diào)節(jié)電壓。相對高度集成的降壓穩(wěn)壓器IC，比如內(nèi)部賠償ISL85410在電源電路中的應用可以輕松完成。

在表2中，雙正負開關(guān)電源的優(yōu)缺點與降壓穩(wěn)壓器相同IC對于隔離電源，電源電路工作人員應選擇特殊使用的較佳方式。

幾個保護電壓導出的隔離電源

如下圖22個例子所示，兩個保護電壓的導出可以通過添加大量藕合繞阻來完成，其原理類似于單個保護電壓的導出。

圖8. 采用降壓方法（a）或正反降壓-升壓（b）幾個保護電壓導出

結(jié)果

高集成降壓穩(wěn)壓器IC不同的輸出功率變換可以更容易地完成，并達到不同的應用規(guī)定。本文簡要介紹了這種降壓穩(wěn)壓器IC怎樣用以轉(zhuǎn)化成正相反開關(guān)電源、雙正負極開關(guān)電源和單獨一個或好幾個隔離電源。相對高度集成ISL8541x系列降壓穩(wěn)壓器IC鍵入電壓范圍廣，二極管集成運行及內(nèi)部賠償。選用這種降壓穩(wěn)壓器IC設(shè)計方案的正極和隔離電源解決方案具有外部部件總數(shù)少、整體解決方案規(guī)格小、安裝應用等關(guān)鍵優(yōu)點。