电源管理

1.2 LM5175控制的升降压变换器工作原理

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那我们第二部分重点要介绍四开关升降压变换器的基本的工作方式接下来我们就会重点介绍四开关升降压变换器的主功率拓扑以及它的控制策略首先我们讲一下它的主功率拓扑那在这边我们可以看到左边是四开关升降压变换器的降压部分我们叫 Buck Leg 就是它的 Buck 桥臂那它和传统的 Buck 变换器一样由主开关管和同步整流管组成那右侧就是它的 Boost Leg 也就是它的升压桥臂由 Boost 的主开关管和它的同步整流管组成那么两个桥臂共同分享一个电感以及一个 CS 电阻左边分别是输入电容和输出电容在控制策略上是升降压变换器主要用的是电流控制模式那对应于 Boost 和 Buck 模式分别有峰值电流控制模式和峰谷电流控制模式在这里我们可以看到当它工作在 Boost 模式的时候这个电流是经过主开关管再通过 CS 电阻因此这里是采用了一个峰值电流控制模式加上它的谐波补偿那么在 Buck 工作的时候可以看到它的电流是通过 CS 电阻走上了同步整流管再通过电感走到输出因此这里是使用峰谷控制的电流模式那么在 Buck 和 Boost 的这个 Transition 区域或者我们叫做过渡区域的时候它是工作在一个 Buck 和 Boost 交替工作的状态那么每个工作模式的开关频率是原来开关频率的一半那么运用 Peak boost 和 Valley Buck 的这种控制模式对于整个模拟系统有一个非常大的好处大家可以看到的当我的输出固定 Vin 从一个最低输入电压到一个最高输入电压的时候它会从 Boost 到 Buck-Boost 再到最后的 Buck 那在整个变化的过程中我的 COMP 是一个连续变化的过程接下来我们介绍一下在 Vin 和 Vo 比较接近的时候整个升降压变换器会工作在一个 Buck-Boost 的过渡阶段或者说 Transition Mode 在这个工作模式下它是如何进入的和如何工作的首先我们可以看到当输入电压比较低的时候 Buck 桥臂的主管其实是一个直通的状态这个时候 Boost 桥臂的主管和同步整流管在做开关的切换那这个时候 SW1 这一点的电压就是输入电压 SW2 的电压就是一个方波它的最高值是 VO，最低值是地而在输入电压比输出电压高的时候这个时候 Buck 桥臂是工作在一个开关状态 Boost 同步整流管这个管子是直通状态这个时候 SW2 这一点就等于输出电压那 SW1 的这一点就是呈现一个方波方波的最高值是 Vin 最低值是地那么当我的输入电压从一个由高往低的状态变化的时候首先我的 Buck 会逐渐地增大它占空比那么对应的同步整流管的占空比会逐渐地减小当 Buck 的同步整流管这个管子的 off-time 或者是它的打开的时间小于 250ns 的时候它就会进入一个过渡模式那同样的当我们输入电压从低往高处走的时候 Boost 的这个主管的占空比会不停地减小那直到它的 on-time 减少到 250ns 的时候它也会进入到一个过渡区那在进入到过渡区之后分别是 SW2 也就是 Boost Leg 它开通 1/2 的开关频率那么 SW1 就是 Buck 桥臂它也开通 1/2 的开关频率当 Vin 是小于 U 并且在 Transition 区域里面这个时候 Boost 的这个占空比通过调制了来稳定输出电压当 Vin 大于 U 并且在这个 Transition 区域过渡区域里面这个时候 Buck 的主管占空比调制来稳定这个输出电压那 Boost 的这个主管就工作在一个最小的导通时间同时我们可以看到在这个 Transition 区域两端都是有一定的迟滞的那这个迟滞的意义就不让这个变换器来回地在 Buck 和 Buck-Boost 这个过渡区域来回地切换使得整个系统进入一个比较混乱的状态以上就是我们对四开关升降压变换器的工作原理的简单介绍感谢大家的观看和收听，谢谢