DC-DC升降压电路的几种个人方案 (2).docx

DC-DC升降压电路的几种解决方案（成都信息工程学院 科技创新实验室）W00DSTOCK前一段时间，本着学习的态度参加了TI杯校赛，做了其中的一个直流升降压的题，作品没做的很好，但是在准备期间，我对各种可行电路都做了尝试，一些心得拿出来与大家分享，也望各路大侠对不妥之处不吝赐教我们在实际应用中，经常会出现系统中各个模块供电不统一，或者供电电源的电压时变化的（比如汽车中的电池电压受温度影响而变化），在只有一个电源提供供电的时候，同时可以升压或降压的电路就变得非常有用下面，来看一下我想到的几种升降压问题的解决方案非隔离式开关电源的基本电路一般有三种：Buck降压电路、Boost升压电路、Buck-boost极性反转升降压电路要实现同时升降压功能，首先想到的肯定是Buck-Boost 极性反转电电路图表 1 极性反转电路原理示意这种拓扑结构的电路能够输出与输入相反的、可以比输入电压更高或者更低的电压，并且整体的效率也很高但缺点也很明显：一就是极性相反，当输入电压是正压且要求输出也是正的时候，我们还要对输出电压进行反向，这就是一件很麻烦的事；但是，有时我们需要的就是负压的时候，这个缺点又会有一种很大的用处。

缺点二就是，这种拓扑结构电路的电流脉动值很大，输出滤波不好处理在实际制作中，我选择了用TI的Buck型降压芯片TPS5430来做开关管以及驱动的部分，更方便控制，简化了电路还有一个缺点是，这种电路不方便数控，而且没法直接用AD采输出电压下面这个是我做的一个控制TPS5430反馈的电路图表 2 LM324做控制电路常见的来解决这个问题的还有另外一种电路，就是把boost电路和buck电路 结合起来但是怎样结合？方法有很多种第一种，直接拼接比如输入电压时5-12V，输出电压要10V，那么我们就可以使用升压电路将输入电压统一升到13V，然后再使用电压可调节的降压电路来提供输出电压在做这个方案时，我升压用了TI的TPS61175，输入范围是3-18V，输出范围是3-65V，最大输出电流时3A降压同样用了TPS5430图表 3 TPS5430降压电路图表 4 TPS61175升压电路但是这种电路结构最致命的问题就是，效率上不去因为这种电路对电压做了两级的处理，假设每级的效率都有90%的话，总体的效率也才80%，而且两个开关芯片开关频率不同，彼此之间的开关噪声影响很大第二种，是升降压选择法即先判断输入电压，确定输出电压后判断该升还是该降。

在电路输入端和DC转换模块之间，使用继电器或场管来做开关，选择电路工作的模式这种电路容易理解、硬件设计相对比较简单，难在判断控制另外这种电路存在一个大问题，当要求输入电压和输出电压相同时，这种电路就无能为力了第三种拼接的方法，则是这几种方案中，我觉得最好的一种方案先看一下拓扑图：图表 5 双场管升降压电路其实这是在第一种拼接方法基础上的改进电路，巧妙合并了Buck电路和Boost电路，简化了电路，节省了电路损耗要降压的时候，关掉第二个场管，使用PWM波控制第一个场管即可，要升压的话，就保持第一个场管完全开启，使用PWM波控制第二个场管即可在使用分离原件去搭DC电路的时候，一定得特别重视开关频率的设定，以及与之匹配的二极管、电感、电容这种电路做好的话，效率可以在90%以上这个电路结构比较简单，就不贴图了，附张光耦驱动的电路吧第四种方法是第三种的改进版，是使用的集成芯片来完成这个电路看了许多芯片的资料，最后我选择的是LM5118，它具有超宽的电压输入范围：3-70V，输出电压范围也在3-75V的宽范围，最大输出电流3A，效率可以做到95%但是这个芯片比较娇贵，不好调，而且PWM输出驱动能力较弱。

我选用了官方PDF推荐的场管SI7148,低压差驱动场管其实我们可以在芯片的HO、LO输出口通过光耦或三极管来把驱动电压拉高，SI7148不好买，而且比较贵图表 6 LM5118升降压。