使用降壓-升壓穩(wěn)壓器實現(xiàn)直通操作

本文介紹在電路的輸入電壓過高或過低而無法為負載供電時，配備PassThru?（直通）模式的特殊轉換器如何發(fā)揮作用。本文將通過示例，說明如何使用配備直通模式的降壓-升壓穩(wěn)壓器和升壓穩(wěn)壓器來提高供電效率和改善EMC性能。

在某些應用中，現(xiàn)有的電源電壓可以直接驅動負載，無需使用額外的電壓轉換器。有時候，當操作狀態(tài)出現(xiàn)異常時，電源電壓可能過高或過低，無法直接為負載供電。在這些情況下，可以使用針對這種操作優(yōu)化的特殊電壓轉換器。例如，工業(yè)24 V系統(tǒng)就是這樣一種應用。我們假設負載需要24 V電源電壓，但是可用的24 V輸入電壓有時候會升高到38 V，或者降低到15 V，超出負載可允許的電源電壓范圍。對于這些應用，可以使用典型的升壓穩(wěn)壓器或降壓-升壓穩(wěn)壓器。

圖1所示為這類應用的系統(tǒng)示意圖。便攜式無線電設備由電池提供電壓。負載可以接受介于10 V和14 V之間的電壓，但電壓源的輸出范圍可能為8 V至16 V。那么內插的降壓-升壓穩(wěn)壓器可以在輸出端將電壓轉換為12 V。如果電源電壓略低于12 V，轉換器采用升壓模式工作，如果電源電壓高于12 V，則采用降壓模式工作。

? ? ? 圖1. 系統(tǒng)中負載的可允許電壓范圍小于電源的可能電壓范圍。

使用直通模式實現(xiàn)改善

諸如圖1所示的系統(tǒng)運行良好，但仍然還有改善的空間。如果電壓源的電壓大部分時間可以直接為負載供電，那么可以在直通模式下使用降壓-升壓穩(wěn)壓器。此時，在電源設計人員定義的輸入電壓范圍內，輸入電壓將直接傳送至降壓-升壓穩(wěn)壓器的輸出端。這種操作的優(yōu)勢在于不會產生任何形式的開關損耗，且電路效率非常高。此外，由于在這種操作模式下不會產生電流脈沖，電路工作時產生的電磁輻射量極低。

圖2所示為配有直通模式的新 LT8210?降壓-升壓控制器電路的功率級。在這種模式下，H橋的兩個高端開關永久開啟，兩個低端開關永久關閉。通過這種方式，根據電流和電壓情況，可以實現(xiàn)近乎100%的效率。

??圖2. 配有直通模式的LT8210降壓-升壓穩(wěn)壓器，用于在標準操作中傳送電壓。

除了降壓-升壓解決方案(LT8210)，升壓穩(wěn)壓器也支持直通模式。ADI公司新推出的 LT8337?Silent Switcher?升壓穩(wěn)壓器本身集成了直通模式。圖3展示了LT8337升壓轉換器背后的這一概念。啟用直通模式時，高端開關永久開啟，低端開關永久關閉。

? 圖3. 采用Silent Switcher技術的LT8337升壓穩(wěn)壓器，也提供直通模式。

在升壓穩(wěn)壓器中，高端開關通常通過反激式二極管執(zhí)行。這樣一來，在設置的輸出電壓之上增加的穩(wěn)壓器電源電壓會自動通過電感和反激式二極管。但是，專用的直通模式可以通過主動開啟高端MOSFET，幫助有效降低二極管的電壓壓降。直通模式還負責關閉LT8337的所有不必要功能。因此，IC本身的電流消耗可能僅達到15
μA。這對電池供電的應用尤其效果顯著。

小結

直通模式可以提高電源的效率，并改善EMC性能。對于可用的電源電壓通常在負載的可允許電壓范圍內的應用，這些優(yōu)勢的作用尤其明顯。但是，用戶還必須清楚，在直通模式下，不會在定義的電壓閾值范圍內發(fā)生輸出電壓調節(jié)，雖然在許多應用中并不需要進行這種調節(jié)。