USB應(yīng)用中的簡單降——升壓變換器

在USB應(yīng)用中，往往需要恒定的5V。但是，根據(jù)USB標(biāo)準，輸入電壓可從4.5V到5.25V變化。所以，必須用變換器來穩(wěn)壓。但是廣泛可用的降壓或升壓變換器不能完全滿足要求。而需要1個降一升壓變換器。在輸入電壓高于或低于所希望輸出電壓時，它很有可能穩(wěn)定工作。
圖1所示降一升壓變換器采用Elantec EL7515脈寬調(diào)制（PWM）升壓dc-dc穩(wěn)壓器，它包含1個內(nèi)部NFET開關(guān)（漏極連接到LX引腳，源極連接到PGND引腳）。簡單地增加1個PFET（Q1）和1個二極管（D2）到典型的運放電路，此變換器變成為1個降一升壓變換器。

 圖1增加2個元件（Q1和D2）到典型的升壓dc-dc穩(wěn)壓器的電路配置中，使其變?yōu)榻狄簧龎鹤儞Q器
當(dāng)內(nèi)部NFET導(dǎo)通時，LX引腳拉到低態(tài)，即Q1的源極為低態(tài)。Q1、L1和內(nèi)部NFET構(gòu)成1個帶輸入電壓源（VIN）的電流環(huán)，對L1充電。因此，L1的電流增加。當(dāng)NFET關(guān)斷時，LX引腳電壓升到VOUT加二極管壓降；Q1關(guān)閉；L1中的電流累積到輸出電容器C5上。L1、D1、C5和D2構(gòu)成1個電流環(huán)。隨著L1的電流減少，輸出電壓由下式設(shè)置：
VOUT=1.3[1+（R2/R1）]
變換器電壓增益為：
（VOUT/VIN=D/（1-D）
其中D是FET開關(guān)周期比（導(dǎo)通時間/截止時間）。
圖2和圖3示出變換器的效率和穩(wěn)壓曲線。對于大多數(shù)負載范圍，效率為70%_75%，負載/線穩(wěn)壓優(yōu)于2%。

圖2 在大多數(shù)工作范圍內(nèi)變換效率是70%_75%

圖3  在大多數(shù)工作范圍內(nèi)負線/線穩(wěn)壓好于2%

該變換器也可以用于高壓應(yīng)用中，最大VOUT電壓高達17V。其限制是VIN不能比VOUT高的太大（IV），這是因為Q1不是單獨控制。然而，實驗結(jié)果表明，對于需要5V輸出電壓的USB應(yīng)用此變換器工作相當(dāng)好。
圖1  增加2個元件（Q1和D2）到典型的升壓dc-dc穩(wěn)壓器的電路配置中，使其變?yōu)榻狄簧龎鹤儞Q器
圖2 在大多數(shù)工作范圍內(nèi)變換效率是70%_75%
圖3  在大多數(shù)工作范圍內(nèi)負線/線穩(wěn)壓好于2%