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用于生成電源的最常用拓撲結構是降壓轉換器。但是，這種拓撲結構僅限于從高于輸出的輸入電壓產生正輸出。當輸入電壓低于輸出電壓時，不能直接利用它來產生負電壓或提供穩(wěn)定的輸出。產生輸出的這兩個方面在汽車電子中均很重要，因為需要負電壓來為放大器供電，或者當輸入電壓軌顯著降低時，在冷起動的情況下整個系統(tǒng)必須連續(xù)正常工作。今天我們詳細介紹在SEPIC、Cuk和升壓轉換器中使用簡單降壓控制器的方法。

  從公共輸入軌產生負電壓和正電壓

  圖1顯示了基于單個降壓控制器(具有兩路輸出)的雙極性電源設計。

圖1. LTC3892的電氣原理圖，可產生正負電壓。VOUT1為10 A、3.3 V，VOUT2為3 A、-12 V

  為了最大限度地利用該芯片，必須使用一路輸出來產生正電壓，使用第二路輸出來產生負電壓。此電路的輸入電壓范圍為6 V至40 V。VOUT1產生10 A、3.3 V的正電壓，VOUT2產生3 A、-12 V的負電壓。兩路輸出均由U1控制。第一路輸出VOUT1是簡單的降壓轉換器。第二路輸出的結構更復雜一些。VOUT2相對于GND為負，故使用差分放大器U2來檢測負電壓并將其調整為0.8 V基準電壓。在這種方法中，U1和U2均以系統(tǒng)GND為基準，這大大簡化了電源的控制和功能。如果需要其他輸出電壓，以下表達式有助于計算RF2和RF3的電阻值。

  VOUT2電源系采用Cuk拓撲結構，相關技術文獻中對此有廣泛介紹。為了解電源系元件上的電壓，需要使用以下基本公式。

  VOUT2效率曲線如圖2所示。在本例中，LTC3892 轉換器的輸入為10 V至20 V。輸出電壓為10 A、 +5 V和5 A、-5 V。

圖2. 14 V輸入電壓時負輸出的效率曲線

  從波動輸入軌產生穩(wěn)定電壓

  圖3所示轉換器的電氣原理圖支持兩路輸出：VOUT1為10A、3.3 V，VOUT2為3 A、12 V。輸入電壓范圍為6 V至40 V。

圖3. SEPIC結構的LTC3892在降壓應用中的電氣原理圖

  VOUT1以類似方式創(chuàng)建，如圖1所示。第二路輸出是SEPIC轉換器。與上面的Cuk一樣，該SEPIC轉換器基于非耦合的雙分立電感解決方案。分立扼流圈的使用顯著擴大了可用磁性材料的范圍，這對于成本敏感型器件非常重要。

  圖4和圖5顯示了該轉換器在電壓下降和達到尖峰時(例如在冷起動或電源切斷時)的功能。軌電壓VIN圍繞相對標稱值12 V下降或上升。但是，VOUT1和VOUT2均處于穩(wěn)壓狀態(tài)，為關鍵負載提供穩(wěn)定的電源。雙電感SEPIC轉換器可以輕松重新連接成單電感升壓轉換器。

圖4. 軌電壓從14 V降至7 V，VOUT1和VOUT2均處于穩(wěn)壓狀態(tài)

圖5. 軌電壓從14 V升至24 V，但VOUT1和VOUT2均處于穩(wěn)壓狀態(tài)

  上文介紹了基于降壓控制器構建雙極性和雙輸出電源的方法。這種方法支持在降壓、升壓、SEPIC和Cuk拓撲中使用相同的控制器，這對于汽車和工業(yè)電子供應商來說非常重要，因為一旦經過核準，他們便可基于同一控制器設計出提供各種輸出電壓的電源。