【導讀】在溫度高達 210 攝氏度或需要耐輻射解決方案的惡劣環(huán)境應用中，集成型降壓解決方案可充分滿足系統(tǒng)需求。有許多應用需要負輸出電壓或諸如 +12V 或 +15V 等隔離輸出電壓為 MOSFET 柵極驅(qū)動器電路供電或者為運算放大器實現(xiàn)偏置。我們將在本文中探討如何使用 TPS50x01 配置降壓轉(zhuǎn)換器，提供負輸出電壓。此外，我們還將討論如何通過提供高于輸入壓的電壓來滿足應用需求。
TPS50601-SP 和 TPS50301-HT 都是專為耐輻射、地質(zhì)、重工業(yè)以及油氣應用等惡劣環(huán)境開發(fā)的集成型同步降壓轉(zhuǎn)換器解決方案。TPS50x01 是具有集成型高側(cè)及低側(cè) MOSFET 的電流模式控制器件。IC 的大型焊盤部分可通過檢查熱管理，讓熱量均勻地分布在 PCB 上。Pvin 范圍在 1.6V 至 6.3V 之間，因而為控制電路供電的 Vin 電壓范圍則為 3V 至 6.3V 之間。
圖 1：同步降壓轉(zhuǎn)換器
如圖 1 所示，同步降壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓如下：
Vout = Vin*D，D 代表占空比。
我建議將 TPS50x01 用于需要輸出電壓高于或低于輸入電壓、但支持相反極性的應用中，如升降壓轉(zhuǎn)換器應用中。TPS50x01 可通過按照 Vout（-Ve 輸出電壓）參考該 IC，配置成升降壓轉(zhuǎn)換器，如下圖所示。
圖 2：將 TPS50x01 配制成升降壓轉(zhuǎn)換器
由于 TPS50x01 中 MOSFET 的額定電壓值僅限于 6.3V，Vin 最大值加上 Vout 必須小于 6.3V。但在使用單個輸入電壓時，如果 Pvin=Vin，Vin 的最小值就必須大于 3V。
在輸出電壓大于輸入電壓的應用中，TPS50x01 可配制為快速降壓 (Fly-Buck) 轉(zhuǎn)換器。圖 3 是一種零部件數(shù)量較少的簡單降壓型設計。
圖 3：將 TPS50x01 配置成快速降壓轉(zhuǎn)換器
輸出電感器采用耦合電感器 T1 取代。整個 Cr 上的電壓受控制環(huán)路調(diào)整。輸出電壓是整個 Vr 的電壓反映，其可通過耦合電感器圈數(shù)比調(diào)整，并應減去二極管壓降。二次繞組電壓由二極管 D1 和電容器 Co 整流。
輸出電壓可根據(jù)下列等式計算，其中 D 是轉(zhuǎn)換器的占空比。
Vout = Vin x D(Nsec/Np) – Vd1
在需要多組輸出時，可在耦合電感器 T1 上增加附加輔助繞組。由于二次繞組是隔離的，因此輸出可配置為正或負。把正輸出節(jié)點接地，就可獲得負輸出極性。
在開啟主開關(guān) S1 時，T1 的二次繞組中沒有電流流過。一次及二次電流會出現(xiàn)諧振行為。這是因為 Cr、Co 以及耦合電感器 T1 漏電感形成的諧振頻率。
在快速降壓拓撲中，負載調(diào)整會因耦合電感器的漏電感、二極管壓降及耦合電感器繞組的 DCR 而降級。最大限度降低漏電感以及耦合電感器 DCR，可增強負載調(diào)整性能。
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