DC-DC----反相型的工作原理

(相關資料圖)

1.反相型DC-DC的工作路徑

圖4-1紅色箭頭表示開關元件打開時的電流流向：正極--->開關元件--->電感(此時對電感進行充能)--->GND，此時電感兩端為正向電動勢。當開關接通時，電感器兩端的輸入電壓被強制正向電動勢，導致流過電感器的電流增加。在接通時間內，輸出電容器的放電是負載電流的唯一來源。這需要在接通時間期間從輸出電容器損失的電荷在斷開時間期間被補充。

圖4-1：開關元件打開時的電流流向

圖4-2綠色箭頭表示開關元件關閉時的電流流向：電感(此時對電感進行放能，生成反向電動勢)--->RL--->續流元件--->電感”負極“，此時電感兩端為反向電動勢。當開關斷開時，電感器中電流的減少會導致二極管端的電壓為負。這一動作使二極管導通，使電感器中的電流為輸出電容器和負載供電。當開關元件斷開時，負載電流由電感器提供，當開關元件接通時，由輸出電容器提供。所以RL的負載電流即是流過開關S2的電流和Cout補充的電流，因此負載的電流不是那么平滑，波動較大，在電容配比上需要更大容值，更低ESR，更低ESL的Cout(百uF級別，例如220uF)。如圖4-1所示，因此輸出電容Cout的選擇至關重要。

圖4-2：開關元件關閉時的電流流向

輸出電壓與基準電壓進行比較，檢查輸出電壓是否為設定電壓(負值)，低于設定電壓時，開關變為ON，此時，電感會蓄積磁能。如果輸出電壓高于設定電壓，則開關OFF，電感所蓄積的磁能變為電流被供往輸出負載，再返回電感。當電感的磁能耗空，輸出電壓開始下降時，開關再度變為ON。如下圖4-3是連續過程中的電流波形：

圖4-3：關鍵器件電流波形

2.反相型DC-DC的工作原理

圖4-4：反相型工作流程

3.關鍵工作波形

圖4-5：PWM產生原理

圖4-6：關鍵工作波形

4.占空比和升壓的關系

反相型FET的ON時間越長，電感蓄積的磁能越多，產生的反向電動勢越高，越能升到更高的反向電壓。圖3-7和圖3-8演示了占空比Duty的變化帶來的反相升壓量的變化，注意一個細節，反相升壓越高，Vout的波形更加陡峭，紋波更大，EMI也更多，需要格外注意。

圖4-7：80%占空比，SW開啟時間占80%

圖4-8：20%占空比，SW開啟時間占20%