便攜式工業(yè)設(shè)備的小型高效降壓-升壓轉(zhuǎn)換器

降壓-升壓變換器(buck–boost converter)也稱為buck–boost轉(zhuǎn)換器，是一種直流-直流轉(zhuǎn)換器，其輸出電壓大小可以大于輸入電壓，也可以小于輸入電壓。降壓-升壓變換器和返馳式變換器等效，但用單一的電感器來(lái)取代變壓器。

降壓-升壓變換器(buck–boost converter)也稱為buck–boost轉(zhuǎn)換器，是一種直流-直流轉(zhuǎn)換器，其輸出電壓大小可以大于輸入電壓，也可以小于輸入電壓。降壓-升壓變換器和返馳式變換器等效，但用單一的電感器來(lái)取代變壓器。有二種不同架構(gòu)的電路都可以稱為降壓-升壓變換器，兩者輸出電壓的范圍都很大，從(絕對(duì)值)較輸出電壓大很多的電壓，到幾乎接近零的電壓。

反向架構(gòu)

其輸出電壓的極性和輸入電壓相反，這是一種電路類似降壓變換器或是升壓變換器的開關(guān)電源。輸出電壓可以由切換功率晶體的占空比調(diào)整。

結(jié)合降壓變換器及升壓變換器的架構(gòu)

輸出電壓的電氣極性和輸入電壓相同，可以比輸入電壓小，也可以比輸入電壓大。這類的非反向式轉(zhuǎn)換器可以在降壓變換器段及升壓變換器共用一個(gè)電感器、用開關(guān)代替二極管。有時(shí)也稱為四個(gè)開關(guān)的降壓-升壓變換器(four-switch buck-boost converter)。也可以用多個(gè)電感器，但像SEPIC變換器或是?uk變換器一樣只用一個(gè)開關(guān)。

幾乎每一個(gè)便攜式系統(tǒng)都需要一個(gè)3.3V電壓軌。而對(duì)于那些由單節(jié)鋰電池供電的系統(tǒng)，用戶總會(huì)問(wèn)到如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)電源軌。將電池電壓(通常情況下在3V至4.2V之間變化)升壓至5V，然后將5V降壓至3.3V，這會(huì)使電源經(jīng)歷雙重轉(zhuǎn)換。兩次電源轉(zhuǎn)換步驟的效率是這些轉(zhuǎn)換步驟中每次轉(zhuǎn)換的效率的乘積，所以，我所描述情況下的總體效率是比較低的。例如，如果升壓轉(zhuǎn)換器的效率為90%，降壓轉(zhuǎn)換器的效率為95%，那么總體效率只有85.5%。一定有一個(gè)耗能更低的好方法來(lái)生成這個(gè)3.3V電壓。

使用TPS63025 降壓-升壓轉(zhuǎn)換器系列可以在這些情況下提供更高效率。通過(guò)將效率大于95%的降壓轉(zhuǎn)換器與效率在90%以上的升壓轉(zhuǎn)換器組合在一起，基于不同的電池電壓，轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到95%或90%以上(請(qǐng)見圖1)。降壓-升壓轉(zhuǎn)換器不會(huì)對(duì)電源進(jìn)行雙轉(zhuǎn)換，而是按照需要，運(yùn)行為降壓或升壓轉(zhuǎn)換器。隨著效率的提高，溫度上升下降，并且增加了電池的運(yùn)行時(shí)間。

圖1：TPS63025效率與輸出電流比較圖

你可以在任何一個(gè)便攜式系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一個(gè)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。如果你正在設(shè)計(jì)一個(gè)智能手機(jī)，一個(gè)晶圓級(jí)芯片 (WCSP) 封裝提供最小的解決方案尺寸，并且可以輕松地在高密度系統(tǒng)中生產(chǎn)。不過(guò)對(duì)于條形碼掃描器等工業(yè)設(shè)備來(lái)說(shuō)，你就不用為節(jié)省印刷電路板 (PCB) 上的每一個(gè)平方毫米而大費(fèi)周折。這些應(yīng)用類型可以使用標(biāo)準(zhǔn)的四方扁平無(wú)引線 (QFN) 類型封裝，這種封裝類型具有焊錫圓角，并且在制造過(guò)程中可以進(jìn)行可視外觀檢查。

借助于全新的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，TPS630250和TPS63050系列器件，工程師現(xiàn)在可以選擇他們的封裝類型。如果需要絕對(duì)最小尺寸，YFF封裝 (WCSP) 是首選，而制造要求不是那么嚴(yán)格的話，可以用RNC封裝 (QFN)。不論使用哪種方法，這些器件都提供一個(gè)由單節(jié)鋰電池供電的3.3V電壓軌，其效率超過(guò)90%--從而為工程師提供更多的選擇和應(yīng)用。