基于 LM5017 的反相升降压电路支持负电源

LM5017是一款高效的电源管理集成电路，特别适用于构建反相升降压电路，能够提供负电源输出。在设计此类电路时，理解基本的工作原理和关键参数至关重要。 反相升降压电路是一种既能升压也能降压的转换器，与传统的降压或升压电路相比，它能产生相对于输入电源的负电压。如图1所示，通过改变同步降压转换器的工作模式，可以实现这一功能。在降压模式下，Q1导通，Q2关闭，电感器L1储能；而在升压模式下，Q1关闭，Q2导通，电感器释放储存的能量给输出电容Cout充电，从而形成负电压输出。这个转换过程由控制占空比D的开关频率来调节，公式VOUT = -D/(1-D) x VIN揭示了输出电压VOUT与输入电压VIN的关系。 在反相配置中，LM5017的RTN引脚（偏置接地）连接到负输出电压(-10V)，因此，输入电压VIN和返回电压RTN的总和等于VIN加上绝对值的输出电压，即VIN, RTN = VIN + |VOUT|。这限制了最大输入电压VIN(MAX)，因为VIN(MAX) = VIN, RTN(MAX) - |VOUT|。例如，在图3所示的电路中，如果输出电压是-10V，则最大输入电压将是Vin + 10V。 输出电流IOUT的计算涉及到占空比D和电感器电流IL1。在TOFF期间，电感器向输出电容充电，所以IOUT = IL1(1-D)。而电感器峰值电流iL1(peak)等于开关电流峰值iSW(peak)，即iL1(peak) = iSW(peak) = IL1 + ΔIL1/2。这里的ΔIL1是电感器电流纹波，其在最大输入电压下达到峰值。最大输出电流IOUT则受到开关电流限制，与占空比D和电感器峰值电流的差值ΔIL1/2有关。 LM5017的最大优势在于其宽广的输入电压范围（100V），这使得它非常适合在反相升降压应用中处理各种输入电压范围，例如图3所示的10V至60V。此电路设计可以提供-10V的负输出电压，并且具有300mA的输出电流能力。 基于LM5017的反相升降压电路是一种灵活的电源解决方案，特别是在需要负电压输出的场合，如模拟电路、传感器供电等。理解和掌握这种电路的工作原理以及关键参数的计算方法对于设计者来说是至关重要的，尤其是在进行毕业设计或者相关课程设计时。