替代升壓電源的替代電源轉(zhuǎn)換器

　　有其他電源轉(zhuǎn)換拓?fù)淇捎糜谔娲龎恨D(zhuǎn)換器。以產(chǎn)生高于輸入電壓的輸出電壓。最常見的是反激式、SEPIC 和降壓升壓轉(zhuǎn)換器。這些轉(zhuǎn)換器不像升壓轉(zhuǎn)換器那樣容易受到短路負(fù)載條件的影響。這些轉(zhuǎn)換器是升壓/降壓轉(zhuǎn)換器，這意味著它們可以產(chǎn)生高于或低于輸入電壓的輸出電壓。這種升壓/降壓功能增加了設(shè)計(jì)的靈活性，盡管使用這些拓?fù)涞慕鉀Q方案可能比簡單的升壓轉(zhuǎn)換器效率更低或成本更高。驅(qū)動(dòng)這些拓?fù)涞脑S多直流-直流轉(zhuǎn)換器控制器芯片都具有電流模式控制，它具有額外的短路保護(hù)級(jí)別。這些拓?fù)浔旧聿⒉荒鼙Ｗo(hù)電路免受電路負(fù)載的影響，但如果檢測到短路負(fù)載，它們可以關(guān)閉以阻止電流流動(dòng)。一些直流-直流轉(zhuǎn)換器控制器芯片可能包括短路保護(hù)，而其他芯片可能需要額外的組件來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。所有這些拓?fù)涠急壬龎恨D(zhuǎn)換器更不容易受到損壞。對(duì)于特定的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需要決定這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的某一個(gè)是否能夠很好地替代升壓轉(zhuǎn)換器。
　　反激式轉(zhuǎn)換器　　反激式轉(zhuǎn)換器是一種升壓/降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器。輸入和輸出電壓之間的比率為 \frac{Vout}{Vin} = \frac{N*D){1-D}

　　圖 2 是反激式轉(zhuǎn)換器的簡化示意圖。請(qǐng)注意，如果檢測到短路，則示意圖中的 MOSFET 可能會(huì)關(guān)閉以保護(hù)轉(zhuǎn)換器。一些反激式控制器 IC 具有電流模式控制功能，可限制電感器電流。這提供了額外的短路保護(hù)。可以通過用耦合電感器替換電感器將升壓轉(zhuǎn)換器更改為反激式。　　圖 2：反激式轉(zhuǎn)換器的簡化原理圖

　　圖 3 是同步反激式轉(zhuǎn)換器的簡化示意圖。在同步轉(zhuǎn)換器中，二極管被 MOSFET 取代，以提高效率。
　　圖 3：同步反激式轉(zhuǎn)換器的簡化原理圖
　　反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一些優(yōu)點(diǎn)包括：
　　短路保護(hù)。
　　只需要一個(gè)MOSFET和一個(gè)二極管。
　　比升壓轉(zhuǎn)換器更好的寬范圍調(diào)節(jié)
　　可以隔離。
　　這可能是一個(gè)廉價(jià)的解決方案
　　反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一些缺點(diǎn)包括：
　　需要耦合電感。
　　由于變壓器，MOSFET 會(huì)出現(xiàn)更高的電壓尖峰
　　可能需要緩沖電路來消除電壓尖峰。
　　同步反激式控制器的示例是 Microchip 的 MCP19115。MCP19915 是一款集成了微控制器的反激式和升壓控制器。它可以實(shí)現(xiàn)同步或非同步轉(zhuǎn)換器。
　　非同步反激式控制器的一個(gè)例子是 Linear Technology 的 LT3748。
　　SEPIC 轉(zhuǎn)換器
　　SEPIC 轉(zhuǎn)換器是一種反激式轉(zhuǎn)換器，其繞組之間放置了一個(gè)直流阻斷電容器。輸入和輸出電壓之間的比率為　VoutVin=D1?D<br>
　　。圖 4 是反激式轉(zhuǎn)換器的簡化原理圖。請(qǐng)注意，如果檢測到短路，原理圖中的 MOSFET 可能會(huì)關(guān)閉以保護(hù)轉(zhuǎn)換器。直流阻斷電容器也增加了短路保護(hù)。一些 SEPIC 控制器 IC 具有電流模式控制，可限制電感器電流。這提供了額外的短路保護(hù)。通過添加直流阻斷電容器并使用耦合電感器或 2 個(gè)獨(dú)立電感器，可以將升壓轉(zhuǎn)換器更改為 SEPIC 轉(zhuǎn)換器。
　　圖 4： SEPIC 轉(zhuǎn)換器的簡化原理圖
　　SEPIC 拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)如下：
　　升壓/降壓轉(zhuǎn)換器。
　　只需要一個(gè)MOSFET和一個(gè)二極管。
　　短路保護(hù)。
　　缺點(diǎn)：
　　需要第二個(gè)電感器或耦合電感器。
　　更復(fù)雜的電路才能穩(wěn)定。
　　直流阻斷電容需要額定承載所有負(fù)載電流。
　　雖然任何升壓控制器芯片都可以驅(qū)動(dòng) SEPIC 控制器，但是用于構(gòu)建 SEPIC 轉(zhuǎn)換器的開關(guān)控制器的一個(gè)很好的例子是 Microchip 的 MCP1630。
　　降壓-升壓轉(zhuǎn)換器
　　降壓升壓轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是降壓轉(zhuǎn)換器與升壓轉(zhuǎn)換器的組合，使用單個(gè)電感器。輸出電壓與輸入電壓之比為　VoutVin=D1?D　　。如果檢測到短路負(fù)載，可以關(guān)閉 MOSFET。許多降壓升壓轉(zhuǎn)換器具有電流模式控制功能，可限制電感器電流，從而提供額外的短路保護(hù)。該電路使用四個(gè)開關(guān)。它使用兩個(gè) MOSFET 和兩個(gè)二極管，或者采用使用四個(gè) MOSFET 的高效版本。這種轉(zhuǎn)換器的成本高于其他轉(zhuǎn)換器，因?yàn)樗枰獙ｉT的轉(zhuǎn)換器控制器，而這種控制器不如降壓、升壓、反激或 SEPIC 轉(zhuǎn)換器常見。四個(gè)開關(guān)也增加了成本。

　　圖5：非同步

　　圖 6：同步降壓升壓
　　降壓-升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一些優(yōu)點(diǎn)包括：
　　短路保護(hù)
　　升壓/降壓，
　　無耦合電感。
　　一些轉(zhuǎn)換器在降壓和升壓模式之間切換以提高效率。
　　處理多種輸入。
　　可以作為同步轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，以提高效率。
　　降壓-升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一些缺點(diǎn)包括：
　　需要 4 個(gè)開關(guān)。
　　控制器 IC 不如反激式、升壓式、SEPIC 控制器常見，而且成本更高。
　　每個(gè)開關(guān)都是一個(gè)有損耗的元件，這會(huì)降低效率。
　　非同步降壓-升壓控制器的一個(gè)很好的例子是德州儀器的 LM5118。它具有電流模式控制，可限制逐周期電感器電流。這增加了額外的短路保護(hù)級(jí)別。同步降壓-升壓控制器的一個(gè)很好的例子是凌力爾特的 LT8490 控制器。