基于 LM5017 的反相升降壓電路支持負電源

如圖 1a 和 1b 所示，只需對降壓轉(zhuǎn)換器原理圖進行簡單修改，便可將同步降壓轉(zhuǎn)換器 IC 用于反相升降壓配置。反相升降壓轉(zhuǎn)換器可生成負極輸出電壓，計算公式如下：V_OUT= -D/(1-D) x V_IN

圖 1. 將降壓穩(wěn)壓器 IC 用作反相升降壓轉(zhuǎn)換器

反相升降壓轉(zhuǎn)換器的工作情況如圖 2a 和 2b 所示。在 TON（Q1：導(dǎo)通；Q2：關(guān)閉）期間，電感器儲存能量；而在 TOFF（Q1：關(guān)閉；Q2：導(dǎo)通）期間，電感器為輸出電容器充電。

圖 2. 反相升降壓工作情況

反相升降壓配置下降壓 IC 的最大 V_IN及 I_OUT

當在反相配置中使用降壓穩(wěn)壓器 IC 時，需要降低轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓及最大輸出電流范圍。我們用圖 3 中基于LM5017的反相升降壓電路來說明這些概念。在該配置中，IC 的偏置接地（RTN 引腳）連接至負輸出電壓 (-10V)。IC 的輸入 (V_IN) 及返回 (RTN) 端電壓為：
V_{IN, RTN}= V_IN+ |V_OUT|

因此，最大輸入電壓為：V_IN(MAX)= V_{IN,RTN (MAX)}- |V_OUT|

由于電感器電流只在 TOFF（圖 2b）期間為輸出電容器供電，因此輸出電流為：I_OUT= I_L1(1-D)

其中 D 是占空比。最大輸出電流與開關(guān)電流限值有關(guān)，如以下公式所示：
i_L1(peak)= i_SW(peak)= I_L1+ΔI_L1/2 = I_OUT/(1-D) + ΔI_L1/2

其中 ΔI_L1是峰值間電感器電流紋波，其在最大 V_IN(MAX)下達到峰值：

圖 3 是基于LM5017的完整反相升降壓轉(zhuǎn)換器電路圖。由于LM5017的寬泛 VIN (100V) 額定值，因此其可在反相升降壓應(yīng)用中通過寬泛輸入電壓軌工作。

圖 3. 10V~60V 輸入至 -10V 輸出、300mA 反相升降壓應(yīng)用電路