DC-DC升压、降压和负电压产生的原理与应用解析
文章目录
- 前言
- 一、Boost和Buck电路
- 二、实际使用
- 1.DC-DC芯片
- 2.DC-DC芯片产生负电压
前言
在设计电源电路时经常会用到升压降压和负电压等电路,博主结合理论知识和实际应用加上自己理解,分享这篇文章。
一、Boost和Buck电路
推荐一个B站视频:
https://www.bilibili.com/video/BV137411X7Te?from=search&seid=15078284696909984405
理解Boost和Buck电路的原理楼主认为只要记住电感两端的电流不能突变,电容两端的电压不能突变。
视频中讲的很清楚了,Boost和Buck电路需要元件是一样的,只是电路的拓扑结构不同。
我们也可以发现Boost和Buck也是开关电路。
二、实际使用
1.DC-DC芯片
我们来看常用的DC-DC芯片。
结合视频不难看出这是一个boost电路,而DC-DC芯片的SW脚就是个开关。从内部分析,SW是内部MOSFET的漏极,源极连接着GND。
我们继续看内部电路,FB的电压由外部R1/R2分压决定,这个分压后的电压Vfb要和内部参考电压0.6v接近,经过error amplifier后将微小的误差放大传入PWM比较器,PWM比较强的反向输入端连接一个振荡器,振荡器输出三角波,博主认为这里起到脉冲宽度调制的作用。这样当输出电压下降的时候Vfb也下降,error amplifier的输出就变大,逻辑控制单元的输出脉冲宽度变大,导致更多的电流流经MOSFET,
这样增加输出电压。
故要求Vout * R2/(R1+R2) = Vref(0.6v)。移相过来就可以得出输出电压与两个电阻的关系。
由此推出的输出电压公式为Vout = Vref * (1+R1/R2),和输入电压无关。
2.DC-DC芯片产生负电压
产出负电压有很多种方法,变压器,电荷泵等电路都能产生负电压,可以参考下面文章。
https://www.sohu.com/a/339257386_202311
我们这里分析下用DC-DC来产生负电压。
连接到电路就这个样子
博主还见过一种方法产生负电压。降压芯片产生负电压,把原来的电压输出接地,原来的GND输出的就是负电压了。Buck电路理论上能产生任何比电源电压低的电压。当我们把输出接地时,原来的GND电压就比0v还低了。
常用Buck电路举例
芯片的内部参考电压Vref是1.21v,FB的电压Vfb要和Vref接近
直接把原来的输出接地,原来的GND就是负向输出。
Vref永远是比GND输出的电压高1.21v,让R1和R2分压后的电压值Vfb接近这个Vref,就能稳定输出负电压了。