【導讀】基ji於yu電dian感gan器qi的de開kai關guan模mo式shi電dian壓ya轉zhuan換huan是shi電dian路lu設she計ji人ren員yuan的de一yi項xiang基ji本ben技ji術shu。它ta使shi我wo們men能neng夠gou通tong過guo高gao效xiao且qie緊jin湊cou的de電dian路lu實shi現xian降jiang壓ya和he升sheng壓ya調tiao節jie，而er不bu會hui在zai過guo程cheng中zhong引yin入ru過guo多duo的de複fu雜za性xing。

基ji於yu電dian感gan器qi的de開kai關guan模mo式shi電dian壓ya轉zhuan換huan是shi電dian路lu設she計ji人ren員yuan的de一yi項xiang基ji本ben技ji術shu。它ta使shi我wo們men能neng夠gou通tong過guo高gao效xiao且qie緊jin湊cou的de電dian路lu實shi現xian降jiang壓ya和he升sheng壓ya調tiao節jie
，而er不bu會hui在zai過guo程cheng中zhong引yin入ru過guo多duo的de複fu雜za性xing。

我在之前的文章中介紹了降壓和升壓穩壓器，今天我們將了解另一種基本開關穩壓器拓撲：反相降壓-升壓轉換器。

當我在這種情況下使用“基本”一詞時
，我指的是由輸出電容以及一個電感器、一個開關和一個二極管組成的電路。我現在提到這一點是為了解釋為什麼本文僅介紹反相降壓-升壓架構，而不包括四開關降壓-升壓架構。

反相降壓-升壓轉換器的基本布局如下圖 1 所示。該電路接受正輸入電壓並產生負輸出電壓，該電壓可以大於或小於輸入電壓。

   
圖 1.反相降壓-升壓轉換器的通用拓撲。

現在是我在 LTspice 中創建一個實現的時候了。

想在深入研究之前回顧一下基礎知識嗎
？閱讀“什麼是開關穩壓器？”


，回顧與 DC-DC 轉換器相關的一般概念。

LTspice電路設計

雖然這次我不會逐步引導您完成原理圖設計過程，但我想簡要評論幾個方麵。

對dui於yu我wo的de降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi原yuan理li圖tu
，我wo采cai用yong了le一yi種zhong正zheng式shi方fang法fa，其qi中zhong借jie助zhu公gong式shi和he性xing能neng規gui格ge來lai確que定ding元yuan件jian值zhi。對dui於yu升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi，我wo更geng多duo地di研yan究jiu示shi例li電dian路lu
，並bing優you先xian考kao慮lv維wei持chi合he理li電dian感gan器qi尺chi寸cun的de實shi際ji目mu標biao。

不過
，對於這個降壓-升壓轉換器，我依靠直覺並輔以反複試驗。開關模式電源 (SMPS) 功率級的設計有多種方法。公式和數據表建議是一個很好的起點，但不要害怕嚐試。

請務必仔細檢查您的工作。起初，LTspice 無法成功運行該電路的仿真，我終意識到電流源指向了錯誤的方向！請記住，反相降壓-升壓電路的V OUT為負，因此負載電流從接地節點向上流動。

我的降壓-升壓原理圖的終版本如圖 2 所示。我們將首先使用它來檢查反相降壓-升壓轉換器的基本操作，然後進行模擬以進行更詳細的分析。

 
圖 2.在 LTspice 中實現的反相降壓-升壓轉換器。

反相降壓-升壓轉換器的基本操作

與之前的轉換器拓撲一樣，我們將在兩個不同的操作階段分析降壓-升壓轉換器：當開關傳導電流時（接通狀態），以及當開關阻塞電流時（關斷狀態）。我們將從開啟狀態開始。

開啟狀態

圖 3.接通狀態下流經降壓-升壓轉換器的電流。

圖 3 顯示了開關導通狀態下電流通過電路的路徑： 當開關導通時，電流從輸入電源流經電感器
，然後流至地。

該圖顯示了在接通狀態下流過反相降壓-升壓轉換器的電流。

電感器正在充電——其電流正在上升。同時，負載電流完全由輸出電容器提供，我們假設輸出電容器已經充電至輸出電壓。它向上流動，因為V OUT為負，因此低於地電位。當我們討論關斷狀態時，我們將了解為什麼輸出電容器充電到負電壓。

由於V OUT為負且電感器上端子處的電壓約等於V IN，因此二極管反向偏置。然而
，由於涉及電壓極性，電流自然會從輸入側流向輸出側。二極管的方向可以防止這種情況發生。

關閉狀態

 
圖 4 顯示了關斷狀態下電流的路徑。

該圖顯示了在關斷狀態下流過反相降壓-升壓轉換器的電流。

圖 4.關斷狀態下流經降壓-升壓轉換器的電流。

當dang開kai關guan打da開kai時shi，電dian感gan器qi嚐chang試shi保bao持chi一yi致zhi的de電dian流liu。這zhe導dao致zhi其qi上shang端duan子zi處chu的de電dian壓ya下xia降jiang
，直zhi到dao二er極ji管guan正zheng向xiang偏pian置zhi。一yi旦dan二er極ji管guan導dao通tong

，電dian感gan器qi就jiu充chong當dang負fu載zai電dian流liu的de能neng源yuan
；它還通過電容器吸取電流

，使得電容器上端子處的電壓必須低於接地電壓。電容器充電至負電壓，V OUT變為負值。

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