DC-DC升降壓電路的幾種個人方案

1、DC-DC升降壓電路的幾種解決方案（成都信息工程學(xué)院 科技創(chuàng)新實驗室）W00DSTOCK前一段時間，本著學(xué)習(xí)的態(tài)度參加了TI杯校賽，做了其中的一個直流升降壓的題，作品沒做的很好，但是在準(zhǔn)備期間，我對各種可行電路都做了嘗試，一些心得拿出來與大家分享，也望各路大俠對不妥之處不吝賜教。我們在實際應(yīng)用中，經(jīng)常會出現(xiàn)系統(tǒng)中各個模塊供電不統(tǒng)一，或者供電電源的電壓時變化的（比如汽車中的電池電壓受溫度影響而變化），在只有一個電源提供供電的時候，同時可以升壓或降壓的電路就變得非常有用。下面，來看一下我想到的幾種升降壓問題的解決方案。非隔離式開關(guān)電源的基本電路一般有三種：Buck降壓電路、Boost升壓電路、Bu

2、ck-boost極性反轉(zhuǎn)升降壓電路。要實現(xiàn)同時升降壓功能，首先想到的肯定是Buck-Boost 極性反轉(zhuǎn)電電路。圖表 1 極性反轉(zhuǎn)電路原理示意這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電路能夠輸出與輸入相反的、可以比輸入電壓更高或者更低的電壓，并且整體的效率也很高。但缺點也很明顯：一就是極性相反，當(dāng)輸入電壓是正壓且要求輸出也是正的時候，我們還要對輸出電壓進(jìn)行反向，這就是一件很麻煩的事；但是，有時我們需要的就是負(fù)壓的時候，這個缺點又會有一種很大的用處。缺點二就是，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路的電流脈動值很大，輸出濾波不好處理。在實際制作中，我選擇了用TI的Buck型降壓芯片TPS5430來做開關(guān)管以及驅(qū)動的部分，更方便控制，簡化了電路

3、。還有一個缺點是，這種電路不方便數(shù)控，而且沒法直接用AD采輸出電壓。下面這個是我做的一個控制TPS5430反饋的電路。圖表 2 LM324做控制電路常見的來解決這個問題的還有另外一種電路，就是把boost電路和buck電路 結(jié)合起來。但是怎樣結(jié)合？方法有很多種。第一種，直接拼接。比如輸入電壓時5-12V，輸出電壓要10V，那么我們就可以使用升壓電路將輸入電壓統(tǒng)一升到13V，然后再使用電壓可調(diào)節(jié)的降壓電路來提供輸出電壓。在做這個方案時，我升壓用了TI的TPS61175，輸入范圍是3-18V，輸出范圍是3-65V，最大輸出電流時3A。降壓同樣用了TPS5430。圖表 3 TPS5430降壓電路圖表

4、 4 TPS61175升壓電路但是這種電路結(jié)構(gòu)最致命的問題就是，效率上不去。因為這種電路對電壓做了兩級的處理，假設(shè)每級的效率都有90%的話，總體的效率也才80%，而且兩個開關(guān)芯片開關(guān)頻率不同，彼此之間的開關(guān)噪聲影響很大。第二種，是升降壓選擇法。即先判斷輸入電壓，確定輸出電壓后判斷該升還是該降。在電路輸入端和DC轉(zhuǎn)換模塊之間，使用繼電器或場管來做開關(guān)，選擇電路工作的模式。這種電路容易理解、硬件設(shè)計相對比較簡單，難在判斷控制。另外這種電路存在一個大問題，當(dāng)要求輸入電壓和輸出電壓相同時，這種電路就無能為力了。第三種拼接的方法，則是這幾種方案中，我覺得最好的一種方案。先看一下拓?fù)鋱D：圖表 5 雙場管升

5、降壓電路其實這是在第一種拼接方法基礎(chǔ)上的改進(jìn)電路，巧妙合并了Buck電路和Boost電路，簡化了電路，節(jié)省了電路損耗。要降壓的時候，關(guān)掉第二個場管，使用PWM波控制第一個場管即可，要升壓的話，就保持第一個場管完全開啟，使用PWM波控制第二個場管即可。在使用分離原件去搭DC電路的時候，一定得特別重視開關(guān)頻率的設(shè)定，以及與之匹配的二極管、電感、電容。這種電路做好的話，效率可以在90%以上。這個電路結(jié)構(gòu)比較簡單，就不貼圖了，附張光耦驅(qū)動的電路吧。第四種方法是第三種的改進(jìn)版，是使用的集成芯片來完成這個電路。看了許多芯片的資料，最后我選擇的是LM5118，它具有超寬的電壓輸入范圍：3-70V，輸出電壓范圍也在3-75V的寬范圍，最大輸出電流3A，效率可以做到95%。但是這個芯片比較嬌貴，不好調(diào)，而且PWM輸出驅(qū)動能力較弱。我選用了官方PDF推薦的