在需要生成負電壓軌的高壓應(yīng)用中，反相降壓-升壓拓撲是一種高效且實用的解決方案。這種拓撲結(jié)構(gòu)能夠在高輸入電壓和高輸出電流條件下，提供穩(wěn)定的負電壓輸出，同時保持較高的效率和較小的尺寸。電源管理芯片代理商-中芯巨能將介紹反相降壓-升壓拓撲的工作原理、設(shè)計要點，并推薦幾款常用的電源管理芯片。

反相降壓-升壓拓撲的工作原理

反相降壓-升壓拓撲屬于三種基本的非隔離開關(guān)拓撲之一。其核心組件包括一個控制晶體管（通常為 MOSFET）、一個二極管（可以是肖特基二極管或同步 MOSFET），以及一個作為儲能元件的功率電感。功率電感的位置決定了拓撲結(jié)構(gòu)：如果電感位于開關(guān)節(jié)點和地（GND）之間，則構(gòu)成反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換。

在連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）下，反相降壓-升壓拓撲的熱回路由輸入電容、控制 MOSFET 和二極管構(gòu)成。與降壓和升壓拓撲相比，反相降壓-升壓拓撲的熱回路包含位于輸入和輸出端的組件，這會導(dǎo)致較高的 di/dt 和電磁干擾（EMI）。因此，在設(shè)計時需要特別注意熱回路的布局，以降低 EM。

設(shè)計要點

電感選擇：電感值對線圈電流紋波有直接影響。建議將線圈電流紋波（ΔIL）保持在輸出電流（IOUT）的 30% 到 70% 之間。例如，使用 LTC3896 時，建議在 300 kHz 的開關(guān)頻率下選擇 10 μH 的電感，以確保在整個輸入電壓范圍內(nèi)線圈電流紋波保持在合理范圍內(nèi)。

占空比與線圈電流紋波：反相降壓-升壓拓撲的占空比與輸入電壓（VIN）和輸出電壓（VOUT）的關(guān)系較為復(fù)雜。與升壓拓撲相比，反相降壓-升壓拓撲在高壓條件下具有更高的線圈電流紋波，因此需要更高的電感。

EMI 控制：由于反相降壓-升壓拓撲的熱回路包含輸入和輸出端的組件，設(shè)計時應(yīng)盡量減小熱回路的面積，以降低輻射 EMI。

常用型號推薦

LTC3896：適用于寬輸入電壓范圍（7 V 至 72 V）和高輸出電流的應(yīng)用。支持 300 kHz 至 1 MHz 的開關(guān)頻率，提供高效率和低紋波性。

LTC7818：高性能三路輸出（降壓/降壓/升壓）同步 DC/DC 控制器，支持高達 3 MHz 的鎖相開關(guān)頻率。適用于需要高效率和小尺寸的高壓應(yīng)。

TPS62125：可配置為反相降壓/升壓拓撲，適用于運算放大器或光學(xué)模塊偏置等應(yīng)用。

ADP1877：雙通道同步開關(guān)控制器，適用于同步反相 SEPIC 拓撲。具有脈沖跳躍模式，可提高小負載時的效。

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總結(jié)

反相降壓-升壓拓撲在高壓應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢，特別是在需要生成負電壓軌的場景中。通過合理選擇電感值、優(yōu)化熱回路布局以及使用高性能電源管理芯片，可以實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電源設(shè)計。推薦的 LTC3896、LTC7818、TPS62125 和 ADP1877 等型號，能夠滿足不同應(yīng)用場景的需求，幫助設(shè)計人員實現(xiàn)高效、可靠的電源解決方案。