DC-DC----反相型的工作原理

1.反相型DC-DC的工作路徑

圖4-1紅色箭頭表示開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)時(shí)的電流流向：正極--->開(kāi)關(guān)元件--->電感(此時(shí)對(duì)電感進(jìn)行充能)--->GND，此時(shí)電感兩端為正向電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，電感器兩端的輸入電壓被強(qiáng)制正向電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致流過(guò)電感器的電流增加。在接通時(shí)間內(nèi)，輸出電容器的放電是負(fù)載電流的唯一來(lái)源。這需要在接通時(shí)間期間從輸出電容器損失的電荷在斷開(kāi)時(shí)間期間被補(bǔ)充。

圖4-1：開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)時(shí)的電流流向

圖4-2綠色箭頭表示開(kāi)關(guān)元件關(guān)閉時(shí)的電流流向：電感(此時(shí)對(duì)電感進(jìn)行放能，生成反向電動(dòng)勢(shì))--->RL--->續(xù)流元件--->電感”負(fù)極“，此時(shí)電感兩端為反向電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電感器中電流的減少會(huì)導(dǎo)致二極管端的電壓為負(fù)。這一動(dòng)作使二極管導(dǎo)通，使電感器中的電流為輸出電容器和負(fù)載供電。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)時(shí)，負(fù)載電流由電感器提供，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件接通時(shí)，由輸出電容器提供。所以RL的負(fù)載電流即是流過(guò)開(kāi)關(guān)S2的電流和Cout補(bǔ)充的電流，因此負(fù)載的電流不是那么平滑，波動(dòng)較大，在電容配比上需要更大容值，更低ESR，更低ESL的Cout(百u(mài)F級(jí)別，例如220uF)。如圖4-1所示，因此輸出電容Cout的選擇至關(guān)重要。

圖4-2：開(kāi)關(guān)元件關(guān)閉時(shí)的電流流向

輸出電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，檢查輸出電壓是否為設(shè)定電壓(負(fù)值)，低于設(shè)定電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)變?yōu)镺N，此時(shí)，電感會(huì)蓄積磁能。如果輸出電壓高于設(shè)定電壓，則開(kāi)關(guān)OFF，電感所蓄積的磁能變?yōu)殡娏鞅还┩敵鲐?fù)載，再返回電感。當(dāng)電感的磁能耗空，輸出電壓開(kāi)始下降時(shí)，開(kāi)關(guān)再度變?yōu)镺N。如下圖4-3是連續(xù)過(guò)程中的電流波形：

圖4-3：關(guān)鍵器件電流波形

2.反相型DC-DC的工作原理

圖4-4：反相型工作流程

3.關(guān)鍵工作波形

圖4-5：PWM產(chǎn)生原理

圖4-6：關(guān)鍵工作波形

4.占空比和升壓的關(guān)系

反相型FET的ON時(shí)間越長(zhǎng)，電感蓄積的磁能越多，產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)越高，越能升到更高的反向電壓。圖3-7和圖3-8演示了占空比Duty的變化帶來(lái)的反相升壓量的變化，注意一個(gè)細(xì)節(jié)，反相升壓越高，Vout的波形更加陡峭，紋波更大，EMI也更多，需要格外注意。

圖4-7：80%占空比，SW開(kāi)啟時(shí)間占80%

圖4-8：20%占空比，SW開(kāi)啟時(shí)間占20%