雙極性電源電路的工作原理解析

雙極性電源提供電流的工作原理是怎么樣的吶?下圖的波形顯示了雙極性電源電路的工作狀態。在 VIN 端施加輸入電壓時，如果輸入降至 12 V 以下，升壓轉換器會將其輸出 VINTER 調節至 12 V。如果 VIN 超過標稱 12 V 汽車電軌的 12 V 典型值，升壓轉換器會進入 Pass-Thru™ 。在這種模式下，頂部 MOSFET Q1 會在 100%占空比始終導通工作，所以不會進行切換操作;施加于 4 象限轉換器的電壓 VINTER 相對穩定地保持在 VIN。

圖 1.VIN 從 14 V 降低至 5 V 時的波形。VIN = 5 V/div ，VOUT = 5 V/div ，升壓 SW = 10 V/div ，時標為 200 µs/div 。

與典型的 2 級器件(即升壓轉換器后接降壓 / 反相)相比，這種方法大幅提升了系統效率。這是因為 Pass-Thru 模式下(系統大部分時間都處于此模式)的效率可以接近 100%，實質上將功率系統轉變為單級轉換器。如果輸入電壓降低至 12 V 電平以下(例 如，在冷啟動期間)，升壓轉換器將切換為將 VINTER 至 12 V 調節至 12 V。采用此方法，即使輸入電壓急劇下降，4 象限轉換器也能夠提供±10 V 電壓。

控制電壓達到最大值(在本例中，為 1.048 V)時，轉換器輸出為+10 V。控制電壓達到最小值(100 mV)時，轉換器輸出為–10 V。控制電 壓與輸出電壓之間的關系如圖 2 所示，其中控制電壓為 60 Hz 正弦信號頻率，峰峰值幅度為 0.9048 V。由此得到的轉換器輸出為相應的 60 Hz 正弦波，峰峰值幅度為 20 V。輸出從–10 V 平穩變化為+10 V。

圖 2. 與正弦控制信號呈函數關系的正弦波輸出波形。VCTRL= 0.5 V/div, VOUT = 5 V/div ，時標為 5 ms/div 。

在此工作模式下，4 象限轉換器調節輸出電壓。輸出電壓由 U1 通過其 FB 引腳上的電阻 RFB 來感測。將該引腳上的電壓與控制電壓相比較，并根據比較結果調節轉換器的占空比(即 QN1 上的柵極信號)，使輸出電壓保持穩定。如果 VINTER, CONTROL, 或 VOUT 發生變化，會進行占空比調制，從而相應地調節輸出。MOSFET QP1 與 QN1 同步開關，以實現同步整流，進一步充分提高效率，如圖3所示。

圖 3. 效率與負載電流的關系

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