LM5017降壓轉(zhuǎn)換器或穩(wěn)壓器集成電路（IC）可以從正VIN產(chǎn)生負VOUT在DC/DC轉(zhuǎn)換器領域是常識。乍一看，使用降壓穩(wěn)壓器IC的反向降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的電路圖與降壓轉(zhuǎn)換器非常相似(圖)1a和1c）。然而，無論是在電壓和電流、切換電流還是布局上，兩個電路都存在重大差異。

在之前的博文中，我討論了VIN范圍、VOUT范圍及可用輸出電流IOUT較大值的區(qū)別。布局的差異來自反向降壓-雖然升壓轉(zhuǎn)換器與降壓轉(zhuǎn)換器之間的切換電流流路徑的差異至關重要，但不易理解。

圖1顯示了降壓轉(zhuǎn)換器和反向降壓-升壓轉(zhuǎn)換器開關并流的差異。降壓轉(zhuǎn)換器(圖1a和1b）輸入電路-包括輸入電容CIN、高側(cè)開關QH同步整流器QL，傳導高di / dt切換電流。輸出電路包括同步整流器QL、電感器L1和輸出電容Cout，具有相對連續(xù)的電流。因此，盡管優(yōu)化輸入電流回路區(qū)域至關重要，但優(yōu)化輸出電流回路區(qū)域并不重要。

圖1：降壓轉(zhuǎn)換器（a和b）與反向降壓-升壓轉(zhuǎn)換器（c和d）中間切換電流

反向降壓-升壓轉(zhuǎn)換器中的輸入輸出電流電路和降壓轉(zhuǎn)換器(圖1c和1d）構(gòu)成元素相同。輸入電路中的元件包括輸入電容CIN、控制FET QH同步整流器QL。輸出電流回路中的元件包括同步整流器QL、濾波電感器L1及輸出電容COUT。然而，反向降壓-在升壓轉(zhuǎn)換器中，輸入輸出電流回路較高di/dt由于濾波電感器在切換子間隔之間切換電流CIN切換至COUT。

由于降壓與反向原理圖的相似性，經(jīng)常忽略切換電流路徑的差異，許多反向降壓-升壓設計和布局與降壓轉(zhuǎn)換器相同，只優(yōu)化輸入電流電路中的一小部分電路區(qū)域。降壓到反向降壓-升壓的轉(zhuǎn)換通常被用作重新連接VOUT接地引腳。然而，這種方法并沒有考慮簡單的降壓和反向降壓-不同電流的升壓轉(zhuǎn)換器(使用相同的穩(wěn)壓器)IC），會導致這些問題：

圖1c和1d切換電流路徑產(chǎn)生較大的寄生電感，在切換節(jié)點上產(chǎn)生較高的峰值，產(chǎn)生以下負面影響：

開關電流流過非優(yōu)化電流回路產(chǎn)生更高的電磁干擾（EMI）和噪聲。

反向降壓-在升壓配置中，MOSFET尖峰電壓在|VIN VOUT|電壓以上。

輸出電容的切換電流高于降壓轉(zhuǎn)換器中相同的電感器電流（RMS）（熱）值。輸出電容器的間歇電流也會產(chǎn)生更高的輸出紋波。因此，在選擇電容器時，設計師必須考慮這些高紋波電流來滿足需求VOUT紋波和IRMS額定電流要求。圖2比較了降壓和反向降壓-電壓轉(zhuǎn)換器輸出電容器的紋波電流。

圖2：降壓轉(zhuǎn)換器（a和b）由于電感器總是與輸出節(jié)點連接，因此輸出濾波器的紋波電流很小。

由于流過輸出電容電流的不連續(xù)性，反向降壓-升壓轉(zhuǎn)換器（c和d）輸出濾波電容器的紋波電流要高得多。

圖3顯示了如何優(yōu)化反向降壓-為了實現(xiàn)更低的升壓功率級di/dt輸入輸出回路。使用圖4100V同步降壓穩(wěn)壓器LM5017的反向降壓-升壓功率級布局示例。

圖 3:優(yōu)化功率級元件，減少切換電流回路區(qū)域（a），確認電流電路（b）減少電流電路

圖4：采用LM5017同步降壓穩(wěn)壓器的反向降壓-升壓轉(zhuǎn)換器布局示例

結(jié)論

設計師經(jīng)常使用降壓穩(wěn)壓器來創(chuàng)建反向降壓-升壓穩(wěn)壓器。但是，降壓和反向降壓-電壓電路之間的切換電流存在重要差異。特別是設計師應注意輸出濾波電容的選擇和切換電流電路的布局，以獲得較佳的可靠性和噪聲性能。