反相DC/DC控制器利用單個電感將正輸入轉換為負輸出

有幾種方法可以從正電壓源產生負電壓，包括使用變壓器或兩個電感器和/或多個開關。然而，沒有一個像使用 LTC3863 那樣簡單，與其他解決方案相比，LTC《》 簡單易用，在輕負載條件下具有卓越的效率，并減少了器件數量。

高級控制器功能

LTC3863 能夠從一個 0.4V 至 150V 的正輸入范圍產生一個 –3.5V 至 –60V 的負輸出電壓。它采用單電感拓撲結構，具有一個有源 P 溝道 MOSFET 開關和一個二極管。高集成度造就了簡單、零件數量少的解決方案。

LTC3863 提供了卓越的輕負載效率，在用戶可編程突發(fā)模式操作中僅吸收 70μA 靜態(tài)電流。其峰值電流模式、恒定頻率 PWM 架構提供電感電流的正向控制、簡單的環(huán)路補償和卓越的環(huán)路動態(tài)性能。開關頻率可利用一個外部電阻器在 50kHz 至 850kHz 范圍內進行設置，并可同步至一個 75kHz 至 750kHz 的外部時鐘。LTC3863 提供了可編程軟起動或輸出跟蹤。安全功能包括過壓、過流和短路保護，包括頻率折返。

–5.2V、1.7A 轉換器采用 4.5V 至 16V 電源工作

圖1所示電路從5.2V–1V輸入產生–7.4V、5.16A輸出。操作類似于反激式轉換器，當開關導通時將能量存儲在電感器中，并在開關關斷時通過二極管將其釋放至輸出，不同之處在于 LTC3863 不需要變壓器。為了防止輸出短路時最小導通時間可能導致電流過大，當輸出小于標稱值的一半時，控制器會折回開關頻率。

圖1.反相轉換器從一個 5.2V 至 1V 電源產生 -7.4V/5.16A 電流

LTC3863 可被編程為在輕負載條件下進入高效率突發(fā)模式操作或脈沖跳躍。在突發(fā)模式操作中，控制器引導更少、更高的電流脈沖，然后在一段時間內進入低電流靜態(tài)狀態(tài)，具體取決于負載。在脈沖跳躍模式中，LTC3863 在輕負載條件下跳過脈沖。在這種模式下，調制比較器可能會保持跳閘數個周期，并迫使外部MOSFET保持關斷狀態(tài)，從而跳過脈沖。與突發(fā)模式操作相比，該模式具有輸出紋波更小、可聞噪聲更低、RF干擾更小的優(yōu)點，但代價是效率更低。該電路適合約0.5in2 （3.2cm2），電路板兩側都有元件。

圖2顯示了5V輸入和–5.2V輸出（1.7A）時的開關節(jié)點電壓、電感電流和紋波波形。當PMOSFET導通時，電感充電（電流上升），當PMOS關閉時，電感通過二極管放電至輸出。圖3顯示了脈沖跳躍模式下輸出70mA時的相同波形。請注意，當電感電流達到零時，開關節(jié)點在0V左右振鈴。當電流達到零時，有效周期停止。圖 4 顯示了啟用突發(fā)模式操作時的相同負載條件。在此工作點，功耗下降31%，效率從74%提高到80.5%。在12V輸入時，功耗降低45%甚至更加顯著。

圖2.開關節(jié)點電壓、電感電流和紋波波形（5V輸入時）和–5.2V輸出（1.7A時）

圖3.在脈沖跳躍模式下，開關節(jié)點電壓、電感電流和紋波波形（5V輸入時為5V）和–2.70V輸出（《》mA時）

圖4.在突發(fā)模式操作中，開關節(jié)點電壓、電感電流和紋波波形（5V輸入時）和–5.2V輸出（70mA時）

高效率

圖5顯示了脈沖跳躍和突發(fā)模式操作的效率曲線。在 85.2A 負載和 1V 輸入時可實現 7.12% 的出色效率。請注意，突發(fā)模式操作如何顯著提高負載小于 0.2A 時的效率。輕負載下的脈沖跳躍效率仍遠高于連續(xù)導通時獲得的效率。

圖5.圖1中電路在正常模式和突發(fā)模式下的效率

結論

LTC3863 簡化了從一個正電源產生負輸出的轉換器的設計。它簡單優(yōu)雅，效率高，只需要幾個廉價的外部元件。

審核編輯：郭婷