原创 【博客大赛】TPS5430的负电压转换技术

1、概述

宽范围的输入电压（SWIFT，集成FET转换器）DC/DC转换器是经常被用来作为STEP-DOWN 降压转换器（当输出电压是个比输入电压小的正电压时）。配置TPS5430/20/10是能够利用反向升降压技术，输出负电压的。

2、基本的降压技术

当FET开关处于导通状态时，通过电感的电压是Vin-Vout , 而通过电感的电流则以一个速率

增加。当FET开关关闭时，电感电压发送逆变（反转）来保持电感电流的持续流动。假定通过二极管的电压是比较小的。那么电感电流则会以一个缓慢的速率慢慢下降。在FET的开关闭合中，稳定状态下的负载电流是经常被电感所牵制；平均电感电流是等于负载电流的。电感的纹波电流峰峰值是：

D是占空比（负载周期）D=Vout/Vin

Fsw 是开关频率，L是电感值

3、反转升降压技术

与上个电路图相比，电感与肖特基二极管的位置互换了，电容的极性也反转了。由于输出电压是负电压。

当FET开关处于导通状态时，通过电感的电压是输入电压Vin，而此时电流是以这个速率

缓缓上升。

这时候（FET导通）负载的所有电流是通过输出的电容存储的电荷来提供的。

当FET开关处于关闭状态时，电感反转极性来保持电流继续流动。通过电感的电压是接近于输出电压的；

电感上的电流以

这样的速率下降。在关闭时间里，电感同时提供给负载和电容在导通时间里所失去的电流。

所以，平均的电感电流是

II= Iout/(1-D)

电感的纹波电流峰峰值是：

D是占空比（负载周期）大概等于D=Vout/(Vout-Vin)

4、TPS5430降压输出-5V的应用电路

负载周期D = Vout/(Vout - Vin ) =-5/(-5-15)= 0.25

平均电感电流是

II avg = I/(1-D)

TPS5430最大的输出电流是3A，所以这里这个电路最大输出的DC负载电流是

3*(1- D) =2.25 A

同样的，基于好几个原因（这个不详）电感的纹波电流是应该保持比较小的。峰值电感电流应该是平均电感电流加上峰峰值的一半（这里不懂，为什么要加上平均电感电流？）。由于TPS5430的内部规定最大峰值电流不得超过4A，所以这个峰值也必须在4A以下。 电感交流纹波电流也决定了必须低于直流输出电流，当电路处于断续模式时。（什么是断续模式？）

最小的电感值是

Lmin = (Vin * D)/(FSW * 2 * I out-min )= （15*0.25）/(500000*2 *0.25) = 15uH

输出电容的值是根据输出电感的值而确定的。LC谐振频率是要尽可能地接近于内部补偿频率的。等于或略大于Fz2 频率。 在这里，电容是40mΩ ESR 的220uF 高分子电容。