臺(tái)式電源 （PS） 往往具有偶數(shù)個(gè)端子（忽略機(jī)箱端口），具有一個(gè)正端子和一個(gè)負(fù)端子。使用臺(tái)式電源產(chǎn)生正極性輸出很容易：將負(fù)輸出設(shè)置為 GND，將正輸出電壓設(shè)置為正輸出。通過(guò)反轉(zhuǎn)設(shè)置來(lái)產(chǎn)生負(fù)電源同樣容易。但是，如果產(chǎn)生一個(gè)雙極電源，其中正電壓和負(fù)電壓都可用于負(fù)載呢？
　　這也相對(duì)簡(jiǎn)單——只需將一個(gè)實(shí)驗(yàn)室通道的正極端子連接到另一個(gè)通道的負(fù)極端子，然后調(diào)用該 GND。另外兩個(gè)端子 minus 和 plus 分別是正電源和負(fù)電源。結(jié)果是一個(gè)三端子雙極電源，具有可用的 GND、正和負(fù)電壓電平。由于使用了三個(gè)端子，因此電源下游的正電源和負(fù)電源之間必須有一些開(kāi)關(guān)。
　　如果應(yīng)用要求同一電源端子為正極或負(fù)極，即只為負(fù)載提供兩個(gè)端子的設(shè)置，該怎么辦？這不是一個(gè)純粹的學(xué)術(shù)問(wèn)題。汽車和工業(yè)環(huán)境中的一些應(yīng)用需要雙極、可調(diào)的雙端子電源。例如，兩個(gè)端子雙極電源用于從異國(guó)情調(diào)的窗戶著色到測(cè)試和測(cè)量設(shè)備的應(yīng)用。
　　如前所述，傳統(tǒng)的雙極 PS 使用三個(gè)輸出端子產(chǎn)生兩個(gè)輸出：正、負(fù)和 GND。相比之下，單輸出電源應(yīng)僅配備兩個(gè)輸出端子：一個(gè) GND 和另一個(gè)可以是正或負(fù)的。在此類應(yīng)用中，輸出電壓可以通過(guò)單個(gè)控制信號(hào)相對(duì)于 GND 進(jìn)行調(diào)節(jié)，范圍從最小負(fù)到最大正。有些控制器是專門(mén)為實(shí)現(xiàn)雙極性電源功能而設(shè)計(jì)的，例如雙極性輸出同步控制器 LT8714。然而，對(duì)于許多汽車和工業(yè)制造商來(lái)說(shuō)，測(cè)試和鑒定專用 IC 需要投入一些時(shí)間和金錢(qián)。相比之下，許多制造商已經(jīng)擁有通過(guò)資格預(yù)審的降壓轉(zhuǎn)換器和控制器，因?yàn)樗鼈冇糜跓o(wú)數(shù)的汽車和工業(yè)應(yīng)用。本文介紹了當(dāng)無(wú)法選擇專用雙極電源 IC 時(shí)，如何使用降壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生雙極 PS。
　　電路描述和功能
　　圖 1 顯示了一種基于降壓轉(zhuǎn)換器的解決方案，適用于雙極（兩象限）可調(diào)電源。輸入電壓范圍為 12 V 至 15 V;輸出為 ±10 V 范圍內(nèi)的任何電壓，由控制塊調(diào)節(jié)，支持高達(dá) 6 A 的負(fù)載。雙輸出降壓控制器 IC 是該設(shè)計(jì)的核心元件。每個(gè)降壓-升壓拓?fù)溥B接一個(gè)輸出，產(chǎn)生穩(wěn)定的 –12 V（即圖 1 中的 –12 V 負(fù)軌，其電源鏈包括 L2、Q2、Q3 和輸出濾波器 CO2）。　　雙端子、雙極、可調(diào)電源的電氣原理圖

　　圖 1：雙端子、雙極、可調(diào)電源的電氣原理圖
　　–12 V 軌用作第二個(gè)通道的接地，控制器的接地引腳也連接到 –12 V 軌。總的來(lái)說(shuō)，這是一款降壓轉(zhuǎn)換器，其中輸入電壓是 –12 V 和 V 之間的差值在.輸出是可調(diào)的，相對(duì)于 GND 可以是正的，也可以是負(fù)的。請(qǐng)注意，輸出相對(duì)于 –12 V 電源軌始終為正，包括由 L1、Q1、Q4 和 C 組成的電源鏈O1.反饋電阻分壓器 RB–RA 設(shè)置最大輸出電壓。該分壓器的值由輸出電壓控制電路調(diào)節(jié)，該電路可以通過(guò)向 RA 注入電流來(lái)將輸出調(diào)節(jié)到最小輸出電壓（負(fù)輸出）。應(yīng)用程序啟動(dòng)特性由 RUN 和 TRACK/SS 引腳的終止設(shè)置。
　　兩個(gè)輸出均在強(qiáng)制連續(xù)導(dǎo)通模式下工作。在輸出控制電路中，0 μA 至 200 μA 電流源 ICtrl 鍵、連接到實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試的負(fù)軌，但它也可以參考 GND。低通濾波器 RF1 系列–CF減少快速輸出瞬變。為了降低轉(zhuǎn)換器的成本和尺寸，使用相對(duì)便宜的極化電容器形成輸出濾波器。可選的二極管 D1 和 D2 可防止在這些電容器上產(chǎn)生反向電壓，尤其是在啟動(dòng)時(shí)。如果只使用陶瓷電容器，則不需要二極管。
　　轉(zhuǎn)換器測(cè)試和評(píng)估
　　該解決方案基于 LTC3892 和評(píng)估套件 DC1998A 和 DC2493A 進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)估。該轉(zhuǎn)換器在許多測(cè)試中表現(xiàn)良好，包括線路和負(fù)載調(diào)節(jié)、瞬態(tài)響應(yīng)和輸出短路。圖 2 顯示了啟動(dòng)至 6 A 負(fù)載，輸出為 +10 V。控制電流和輸出電壓之間的函數(shù)線性度如圖 3 所示。當(dāng)控制電流從 0 μA 增加到 200 μA 時(shí)，輸出電壓從 +10 V 降低到 –10 V。圖 4 顯示了效率曲線。　　將啟動(dòng)波形轉(zhuǎn)換為電阻負(fù)載

　　圖 2：電阻負(fù)載的啟動(dòng)波形。　　VOUT 與控制電流 ICTRL 的關(guān)系。當(dāng) ICTRL 從 0 A 增加到 200 μA 時(shí)，輸出電壓從 +10 V 下降到 –10 V。

　　圖 3：VOUT 與控制電流 ICTRL 的關(guān)系。當(dāng) ICTRL 從 0 A 增加到 200 μA 時(shí)，輸出電壓從 +10 V 下降到 –10 V。
　　開(kāi)發(fā)了雙極雙端子電源的 LTspice? 模型，以簡(jiǎn)化這種方法的采用，使設(shè)計(jì)人員能夠分析和仿真上述電路、引入變化、查看波形和研究元件應(yīng)力。　　正輸出和負(fù)輸出的效率曲線。

　　圖 4：正輸出和負(fù)輸出的效率曲線。
　　描述此拓?fù)涞幕竟胶捅磉_(dá)式
　　這種方法基于負(fù)軌 V負(fù)離子，由設(shè)計(jì)的 buck-boost 部分生成。
　　$$V_{NEG} = V_{OUT} + V_{OUT} \times K_m \ \ \ （1）$$
　　其中 V外是最大輸出電壓和 K 的絕對(duì)值m是介于 0.1 到 0.3 之間的系數(shù)。Km限制降壓轉(zhuǎn)換器的最小占空比。V負(fù)離子還設(shè)置 V 的最小值在:
　　$$V_{IN} \geq |V_{NEG}|\ \ \ （2）$$
　　$$V_{BUCK} = |V_{NEG}|+ V_{IN}$$
　　其中 V麚是降壓部分的輸入電壓，因此表示轉(zhuǎn)換器半導(dǎo)體上的最大電壓應(yīng)力：
　　$$V_{BUCK（MAX）} = |V_{NEG}|+V_{出} \ \ \ \ \ （3）$$
　　$$V_{BUCK（分鐘）} = |V_{NEG}|- V_{OUT}$$
　　V降壓（MAX）和 V降壓（MIN）分別是該拓?fù)涞慕祲翰糠值淖畲蠛妥钚‰妷骸＝祲翰糠值淖畲蠛妥钚≌伎毡纫约半姼须娏骺梢杂靡韵卤磉_(dá)式來(lái)描述，其中 I外是輸出電流：
　　$$D_{BUCK（MAX）} = V_{BUCK（MAX）} / V_{BUCK} \ \ \ （4）$$
　　$$D_{BUCK（MIN）} = V_{BUCK（MIN）} / V_{BUCK}$$
　　$$I_{L（BUCK）} = I_{OUT} + \Delta I_I$$
　　PS 的降壓-升壓部分的占空比：
　　$$D_{BB} = |V_{NEG}|/ （V_{IN} + |V_{NEG}|）\ \ \ （5）$$
　　降壓部分的輸入功率以及相應(yīng)的降壓-升壓型輸出功率：
　　$$P_{OUT（BB）} = （V_{OUT} \times I_{OUT}） / \eta \ \ \ \ （6）$$
　　轉(zhuǎn)換器功率和輸入電流。
　　$$I_{OUT（BB）} = P_{OUT（BB）} / |V_{NEG}|\ \ \ \ \ （7）$$
　　$$I_L（BB） = I_{OUT（BB）} / （1-D_{BB}） + \Delta I_2$$
　　輸出電壓變化是通過(guò)向降壓部分的反饋電阻分壓器注入來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖 1 的輸出電壓控制電路部分說(shuō)明了如何設(shè)置輸出電壓控制。
　　如果給出 RB，則
　　$$P_{BB} = P_{OUT（BB）} / \eta \ \ \ \ \ （8）$$
　　$$I_{BB} = P_{BB} / V_{IN}$$
　　其中 VFB的是反饋引腳電壓。
　　當(dāng)當(dāng)前源 ICtrl 鍵向 R 注入零電流一個(gè)，則降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為最大正值 （V降壓（MAX）） 相對(duì)于負(fù)軌和最大輸出電壓 （+ V）外） 相對(duì)于 GND 的 API 的 API 的 ID 值。為了向負(fù)載產(chǎn)生負(fù)輸出電壓（相對(duì)于 GND），輸出電壓降低到其最小值 V降壓（MIN），相對(duì)于負(fù)輸出電壓 （–V外），通過(guò)將 ΔI 注入電阻器 R一個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器的分壓器。
　　數(shù)值示例
　　通過(guò)使用前面的方程，我們可以計(jì)算電壓應(yīng)力、通過(guò)動(dòng)力總成組件的電流以及雙極電源控制電路的參數(shù)。例如，以下計(jì)算適用于從 14 V 輸入電壓產(chǎn)生 ±10 V/6 A 的電源。
　　如果 Km為 0.2，則 V負(fù)離子= –12 V. 驗(yàn)證最小輸入電壓 V 的條件在≥ |V負(fù)離子|.半導(dǎo)體 V 上的電壓應(yīng)力麚為 26 V。
　　降壓部分的最大電壓為 V降壓（MAX）= 22 V，相對(duì)于負(fù)軌，將輸出電壓相對(duì)于 GND 設(shè)置為 +10 V。最小電壓 V降壓（MIN）= 2 V，對(duì)應(yīng)于相對(duì)于 GND 的 –10 V 輸出電壓。這些最大和最小電壓對(duì)應(yīng)于最大和最小占空比 D降壓（MAX）= 0.846，D降壓（MIN）= 0.077 和 DBB系列= 0.462 的
　　功率可以通過(guò)假設(shè)效率為 90% 來(lái)計(jì)算，產(chǎn)生 P輸出 （BB）= 66.67 瓦，I輸出 （BB）= 5.56 A，我L（BB）= 10.37 A 和 PBB系列= 74.074 瓦。
　　對(duì)于 +10 V 的輸出電壓（如圖 1），控制電路電流 ΔI 為 0 μA，而對(duì)于 –10 V 的輸出電壓，ΔI = 200 μA。