為什么需要在降壓-升壓電路中進行電平轉(zhuǎn)換？

反相降壓-升壓拓?fù)涫腔鹃_關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)渲?，只需要一個電感、兩個電容和兩個MOSFET開關(guān)。其中的開關(guān)可由任意降壓穩(wěn)壓器或控制器驅(qū)動。因此，可供使用的開關(guān)穩(wěn)壓器構(gòu)建模塊有很多。圖1顯示了具備所有必要元件的反相拓?fù)洹?/span>

圖1.利用降壓開關(guān)穩(wěn)壓器生成負(fù)電壓的反相降壓-升壓拓?fù)?/span>

圖2顯示了帶有 ADP2386 降壓穩(wěn)壓器的降壓-升壓電路。如果反相電路使用了降壓穩(wěn)壓器IC，則該IC的接地連接需連接到生成負(fù)電壓的地方。降壓穩(wěn)壓器的原始輸出電壓連接到系統(tǒng)地。而因為輸出電壓連接到系統(tǒng)地，所以反相拓?fù)渲薪祲悍€(wěn)壓器自身的地以生成的負(fù)電壓為基準(zhǔn)。IC的基準(zhǔn)電壓地（圖2中的GND）未連接到系統(tǒng)地。因此，這兩個地的電位不同。開關(guān)穩(wěn)壓器IC接地將成為所生成的負(fù)電壓。開關(guān)穩(wěn)壓器IC上的所有引腳現(xiàn)在都以所生成的負(fù)電壓為基準(zhǔn)，而不是以系統(tǒng)地為基準(zhǔn)。因此，從系統(tǒng)到IC或從IC到系統(tǒng)的通信線路和連接需要進行電平轉(zhuǎn)換，以保障安全通信并防止損壞。通常，相關(guān)信號為SYNC、PGOOD、TRACKING、MODE、EN、UVLO和RESET。圖2顯示了電平轉(zhuǎn)換電路的一個示例，使用了兩個雙極性晶體管和七個電阻（藍(lán)色）來產(chǎn)生一個信號。該電路需占用一定的空間，并且增加了電路的復(fù)雜性和成本。前面提到的所有信號均必須單獨部署這種電平轉(zhuǎn)換器。當(dāng)開關(guān)穩(wěn)壓器IC使用了電源管理總線(PMBus)等數(shù)字總線時，情況將更為復(fù)雜。此時，整個總線連接必須采用電平轉(zhuǎn)換或電氣隔離才能運行。

圖2.外部電平轉(zhuǎn)換器用于為開關(guān)穩(wěn)壓器IC供電，使用外部時鐘實現(xiàn)同步

專為反相電壓設(shè)計的開關(guān)穩(wěn)壓器IC免去了對這種外部電路的使用需求。ADI公司根據(jù)降壓穩(wěn)壓器IC設(shè)計了一系列開關(guān)穩(wěn)壓器IC，旨在為系統(tǒng)（即整個電子電路）和反相開關(guān)穩(wěn)壓器IC之間的通信提供便利。電路不需要使用如圖2所示的外部電平轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。

圖3.MAX17579設(shè)計為反相降壓-升壓穩(wěn)壓器，其中已集成電平轉(zhuǎn)換功能

圖3所示為 MAX17579 開關(guān)穩(wěn)壓器IC，可以從正電壓產(chǎn)生負(fù)電壓。顯而易見的是，圖3所示電路比圖2要緊湊得多。

LTspice或EE-SIM設(shè)計與評估環(huán)境等仿真工具，可以幫助用戶更好地了解反相拓?fù)渲械姆€(wěn)壓行為和潛在的電位差。這些工具還可以用來設(shè)計和優(yōu)化電平轉(zhuǎn)換電路。MAX17579之類的IC也可以利用 EE-SIM設(shè)計工具輕松實現(xiàn)仿真。