圖5.異步升壓

 

圖5所示為異步升壓拓?fù)涞暮?jiǎn)化原理圖，圖6所示為異步降壓拓?fù)涞暮?jiǎn)化原理圖。二者的D模塊都是驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的PWM信號(hào)，開(kāi)關(guān)周期的占空比由輸入和輸出電壓比決定。在本文中，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我使用的是無(wú)損連續(xù)傳導(dǎo)模式(CCM)等式，因?yàn)槠浣Y(jié)果足夠接近。

 

圖6.異步降壓調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)化原理圖

 

通過(guò)使用LTspice，我們可以清楚看到這兩種不同拓?fù)涞妮斎牒洼敵鲭娏髦g的差異。圖7顯示了降壓調(diào)節(jié)器的基本開(kāi)環(huán)設(shè)計(jì)，用于將12 V輸入電壓轉(zhuǎn)換為3.3 V輸出電壓，為電阻負(fù)載R1提供1 A (3.3 W)電流。PWM D模塊通過(guò)V2浮動(dòng)電源實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槲覀冃枰猇GATE > VSOURCE為N溝道MOSFET M1建立傳導(dǎo)。V2用作PULSE電壓源以實(shí)現(xiàn)0 V至5 V脈沖，該脈沖從仿真的時(shí)間0開(kāi)始，在5 ns內(nèi)從0 V轉(zhuǎn)換為5 V，再在5 ns內(nèi)返回，TON為550 ns，而TP（完整開(kāi)關(guān)周期）等于2 µs。

 

圖7.在1 A條件下從12 V轉(zhuǎn)換為3.3 V的降壓調(diào)節(jié)器開(kāi)環(huán)拓?fù)?—— 約3 W設(shè)計(jì)

 

運(yùn)行圖7中電路的仿真后，可以用探針探測(cè)L1和R1的電流。L1中的電流在充電和放電時(shí)呈三角形，這是因?yàn)镸1根據(jù)TON（M1接通的時(shí)間）的時(shí)序和TOFF（M1斷開(kāi)的時(shí)間）的時(shí)序開(kāi)關(guān)。

 

L1電流以500 kHz開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行開(kāi)關(guān)。可以看到，電感電流為交流+直流波形。它從最小值0.866 A（TOFF結(jié)束時(shí)）轉(zhuǎn)換為最大值1.144 A（TON結(jié)束時(shí)）。當(dāng)交流信號(hào)尋找阻抗最小的路徑時(shí)，電流的交流部分流過(guò)輸出電容C2的ESR。這個(gè)交流電以及C2的充電和放電會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生輸出電壓紋波，而直流電則流過(guò)R2。

 

通過(guò)比較電感電流在負(fù)載電流之上和之下形成的三角形狀，可以看到它們是相等的，簡(jiǎn)單的代數(shù)計(jì)算顯示：

 

 

平均電感電流等于負(fù)載電流。

 

圖8.降壓拓?fù)?mdash;—電感電流和負(fù)載電流仿真示例

 

搜索降壓調(diào)節(jié)器IC時(shí)，可以假設(shè)數(shù)據(jù)手冊(cè)顯示的是最大允許輸出電流，因?yàn)镮IN ≈ IOUT，但升壓拓?fù)涞那樾尾⒎侨绱恕?/div>