學(xué)習(xí)新的轉(zhuǎn)換器拓?fù)湟部赡苡悬c(diǎn)令人生畏。 您可能熟悉傳統(tǒng)的降壓轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)單性和美觀性使其流行了幾十年。TI 最近推出了基于串聯(lián)電容降壓轉(zhuǎn)換器的TPS54A20。

TPS54A20是一款兩相同步串聯(lián)電容降壓變換器，專(zhuān)為12伏輸入軌的小型低壓應(yīng)用而設(shè)計(jì)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將開(kāi)關(guān)電容電路與兩相降壓變換器獨(dú)特地合并在一起。其優(yōu)點(diǎn)包括電感器之間的自動(dòng)電流平衡、可實(shí)現(xiàn)高頻（HF）操作的較低開(kāi)關(guān)損耗以及通過(guò)串聯(lián)電容器的電壓降壓。和TPS54A20配合使用的小型、薄型電感器可顯著降低溶液的總面積和高度。自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制體系結(jié)構(gòu)可在高達(dá)10 MHz的工作頻率下提供快速瞬態(tài)響應(yīng)和精確的電壓調(diào)節(jié)。穩(wěn)態(tài)期間的固定頻率操作通過(guò)使用鎖相環(huán)（PLL）將開(kāi)關(guān)信號(hào)鎖定到參考振蕩器來(lái)維持。

■兩相同步串聯(lián)電容Buck變換器

■相位間自動(dòng)電流平衡

■每相開(kāi)關(guān)頻率為2-MHz至5-MHz

■至少14納秒準(zhǔn)時(shí)

■0.51-V至2-V輸出電壓范圍，反饋參考電壓為±0.5%

■17-V浪涌保護(hù)的輸入過(guò)壓鎖定

■具有自動(dòng)重啟功能的可調(diào)電流限制（Hiccup）

■與外部時(shí)鐘同步

■穩(wěn)態(tài)定頻

■自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制

■內(nèi)反饋回路補(bǔ)償

■帶外部電源選項(xiàng)的內(nèi)部柵極驅(qū)動(dòng)LDO

■EN引腳允許可調(diào)輸入U(xiǎn)VLO

■可選擇的軟啟動(dòng)時(shí)間

■具有預(yù)偏置輸出的單調(diào)啟動(dòng)

■輸出功率良好指示燈（漏極開(kāi)路）

■輸出過(guò)壓/欠壓保護(hù)

TPS54A20是一種新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)小型負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器的高效高頻操作。

圖 1： 兩相串聯(lián)電容降壓轉(zhuǎn)換器

今天，我們將學(xué)習(xí)圖 1 所示的串聯(lián)電容降壓轉(zhuǎn)換器的“步驟”。就像任何新舞蹈一樣，一開(kāi)始可能具有挑戰(zhàn)性。把穩(wěn)態(tài)操作的步驟走過(guò)幾次之后，我想你會(huì)發(fā)現(xiàn)它并沒(méi)有那么難。你甚至可能喜歡它！這將是一個(gè)簡(jiǎn)短的初學(xué)者課程；如果您想了解更多詳細(xì)信息，請(qǐng)查看此應(yīng)用說(shuō)明。因此，讓我們首先考慮一個(gè)具有 12V 輸入開(kāi)關(guān)、每相 5MHz 的轉(zhuǎn)換器。

第一步，或時(shí)間間隔，發(fā)生在 A 相 （Q 1a ）的高端開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，如上圖所示。串聯(lián)電容器 （C t ） 通過(guò)開(kāi)關(guān) Q 1a連接到輸入端。由于串聯(lián)電容器兩端的標(biāo)稱(chēng)電壓是輸入電壓的一半（在這種情況下約為 6V），因此 A 相開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓 （V SWa ） 大約是輸入電壓的一半，如上圖中的藍(lán)色所示。A 相電感器電流（I拉）上升以三角形方式就像一個(gè)正常的降壓轉(zhuǎn)換器（沒(méi)有共振行為），并同時(shí)對(duì)C充電噸。事實(shí)上，串聯(lián)電容電流 （I Ct ） 等于 I La在這一步中。由于增加的電荷，差分串聯(lián)電容器電壓 （V Ct ） 增加了幾百毫伏。在此步驟中，B 相低側(cè)開(kāi)關(guān) （Q 2b ） 導(dǎo)通，將 B 相開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn) （V SWb ） 接地。結(jié)果，B相電感器電流（I Lb ）線性減小。

如上圖 所示，兩個(gè)低側(cè)開(kāi)關(guān)（Q 2a和 Q 2b）在第二步期間都打開(kāi)。這將 V SWa和 V SWb都連接到地，就像傳統(tǒng)的兩相降壓轉(zhuǎn)換器一樣。I La和 I Lb都有負(fù)斜率。因?yàn)榇?lián)電容器沒(méi)有電流流過(guò)（因?yàn)?I Ct為零），所以 V Ct保持恒定。

第三步是事情變得有趣的地方，所以請(qǐng)注意上圖。開(kāi)關(guān) Q 2a仍然打開(kāi)，將 V SWa連接到地。開(kāi)關(guān) Q 2a還將 C t的負(fù)極連接到地。當(dāng) B 相高端開(kāi)關(guān) （Q 1b ） 導(dǎo)通時(shí)，串聯(lián)電容的正極連接到 V SWb。現(xiàn)在串聯(lián)電容器就像 B 相的輸入電容器！I Lb上升并同時(shí)對(duì)串聯(lián)電容器放電。從負(fù) I Ct和 V Ct的小幅下降可以看出這一點(diǎn)。我拉繼續(xù)緩降。

第四步與上圖所示的第二步相同。Q 2a和 Q 2b 導(dǎo)通，V SWa和 V SWb接地。I La和 I Lb 均下降。V Ct保持不變，因?yàn)?I Ct為零。第四步之后，整個(gè)循環(huán)重復(fù)。

怎么樣？不太難，對(duì)吧？查看其他資源以了解有關(guān)此令人興奮的新拓?fù)涞母嘈畔ⅰ，F(xiàn)在是時(shí)候進(jìn)入設(shè)計(jì)層，試一試串聯(lián)電容器降壓轉(zhuǎn)換器了。

審核編輯 ：李倩