多年來，開關模式電源轉換器已在工業、商業、公用事業和消費市場等多個領域的現代電子技術中得到廣泛應用。對于基于低功耗DC/DC轉換的應用，大多數現代電源轉換是使用三種主要類型的電源轉換器來完成的 - 降壓，升壓和降壓 - 升壓。然而，一些特定的電子電路需要輸出側具有負電壓的電源。反相開關轉換器是一種 DC/DC 轉換器類型，可為負電壓供電。大多數基本的DC/DC轉換器拓撲結構都可以修改為反相轉換器。

反相轉換器基礎知識

反相轉換器的主要目的是在輸出端提供負電壓。除了此功能之外，極性反相拓撲對于相對于系統接地的極性無關的功率負載非常有用，但由可能高于或低于輸出電壓的輸入電壓提供[1]。反相拓撲結構通常使用單個電感，不需要任何耦合電容。這導致使用更少的組件來實現反相拓撲。然而，由于它所滿足的應用范圍很窄，因此與其他基本的DC/DC轉換器拓撲相比，它的使用頻率較低。對于處理較大整流器電流的場景，采用同步降壓或同步升壓器件[3]。這有助于通過減少傳導損耗來提高效率。

反相轉換器的實現可以通過多種方式完成。它可能是通過負基準，即使用任何降壓器件將正電壓轉換為負電壓。也可以通過正參考，利用任何升壓裝置將負電壓轉換為正電壓[4]。反相轉換器拓撲結構的特定類型之一是反相降壓-升壓轉換器。圖1所示為降壓拓撲、升壓拓撲和極性反相降壓-升壓拓撲。眾所周知，它是一款簡單且低成本的極性反相轉換器，具有很少的功率級元件。它具有元件數量少、開發復雜度低等優點，其實現方式可采用標準高邊穩壓器集成芯片。這些也是用于降壓轉換器的。

圖 1.

降壓拓撲、升壓拓撲和極性反相降壓-升壓開關轉換器的電路圖。EETech的圖像屬性

眾所周知，它通過利用真正的反激式拓撲來反轉輸入電壓的方向，并且與傳統的反激式轉換器拓撲結構相似，因為它的繞組比為1：1。電流在輸入端和輸出端均呈脈沖。由于輸出電壓飛回開關節點，因此稱為反激電壓，因此，基于半導體的開關兩端的電壓應力是輸入和輸出電壓之和。控制器以負輸入或負輸出為參考;因此，它必須承受輸入和輸出電壓的總和。

高級降壓-升壓轉換器工作原理

極性反相降壓-升壓轉換器是一種基本的電源轉換拓撲結構。它使用有源開關（通常是MOSFET）、無源開關（通常為二極管）和電感器[1]實現。

圖2所示為反相降壓-升壓轉換器的工作原理。當開關導通（稱為導通時間）時，電感兩端的輸入電壓迫使電流接地。在這種情況下，能量存儲在氣隙中。當二極管導通時，開關關閉（稱為關斷時間），電感電壓翻轉并導致整流器導通。這導致輸出端出現負電壓。導通期間流動的電流通常稱為磁化電流，而關斷期間流動的電流稱為反激電流。導通期間存儲在電感器中的能量用于驅動反激電流[5]。

圖 2.

電路圖說明了反相降壓-升壓轉換器的工作原理。EETech的圖像屬性

此拓撲的傳遞函數可以表示為

\[V_{out} = -V_{in}.（T_{on}/T_{off}）\]

導通時間與關斷時間的比率稱為占空比，由D表示。

關鍵要點

反相開關轉換器是一種DC/DC轉換器，可實現負電壓供電。

反相拓撲結構通常使用單個電感，不需要任何耦合電容。

極性反相降壓-升壓轉換器是一種簡單且低成本的極性反相轉換器，功率級元件非常少。

反相降壓-升壓轉換器的傳遞函數可以表示為V外= -V在.（T上/T關閉).


審核編輯：劉清