在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，升降壓電源芯片扮演著至關(guān)重要的角色。它能夠根據(jù)不同的輸入電壓和負載需求，靈活地調(diào)整輸出電壓，為設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)。下面我們將對升降壓電源芯片的基本拓撲進行詳細分析。

降壓 - 升壓 DC - DC 轉(zhuǎn)換器基本原理圖

從圖中可以看出，Vin 是電壓輸入端口，Cin 作為輸入電源的濾波電容，其作用是濾除輸入電壓中的雜波，使輸入電壓更加平滑穩(wěn)定。Q1 為降壓 PWM mos 管，它通過脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)來控制降壓過程。D1 是續(xù)流二極管，在降壓過程中起到續(xù)流的作用，保證電流的連續(xù)流動。降壓和升壓共用一顆電感器 L1，電感器在能量轉(zhuǎn)換過程中起著儲存和釋放能量的關(guān)鍵作用。Q2 為升壓 PWM mos 管，用于控制升壓過程；D2 為升壓整流二極管，對升壓后的電壓進行整流。Cout 為輸出濾波電容，用于濾除輸出電壓中的紋波，使輸出電壓更加穩(wěn)定。

選用芯片分析

本文選用 MPS 的 mp28167 - A 可調(diào)升降壓 DC - DC 芯片進行分析。該芯片的基本參數(shù)如下：輸入電壓范圍為 2.8 - 22V，最大電流可達 3A，并且芯片具備 I2C 控制接口。通過外部控制器連接 I2C 接口，可以控制 FB 反饋電壓，從而實現(xiàn)對輸出電壓的精確調(diào)節(jié)。此芯片功能強大，不過本文主要聚焦于分析其內(nèi)部升降壓部分的結(jié)構(gòu)。

芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)

從芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中可以看到，藍色框內(nèi)為升降壓部分的控制框圖，與前面提到的降壓升壓拓撲基本相同。輸入電壓從 IN 腳輸入，經(jīng)過 A 管（對應(yīng)拓撲 Q1），到達 SW1。SW1 和 SW2 之間需要根據(jù)工作電壓、工作電流、工作頻率等參數(shù)外加一顆電感器（對應(yīng)拓撲 L1）。B 為降壓續(xù)流 MOS 管（對應(yīng)拓撲 D1），C 為升壓 PWM mos 管（對應(yīng)拓撲 Q2），D 為升壓整流 MOS 管（對應(yīng)拓撲 D2），然后到達 OUT 引腳輸出。需要特別注意的是，在電源反接后，電信號會經(jīng)過 MOS 管 C 到 SW2，經(jīng)過外部電感到達 SW1，再經(jīng)過 MOS 管 A 到達 IN 腳，從而造成短路。因此，在實際應(yīng)用中一定要做好防反接處理。

線路原理圖

根據(jù)基本拓撲畫出的原理圖，設(shè)置輸出電壓為 12V，當(dāng)輸入電壓在 4 - 20V 范圍內(nèi)時，實測可穩(wěn)定輸出 12V。原理圖中 C29 和 C27 為 PWM mos 的自舉電容，其主要作用是在 PWM 打開關(guān)閉時為 NMOS 柵極提供一個較高的控制電壓，確保 MOS 管能夠正常工作。