单一降压转换器实现多电压轨：隔离与非隔离DC/DC拓扑详解

本文主要探讨了隔离式和非隔离式直流-直流(DC/DC)转换器的多种拓扑结构，这些转换器在现代电子系统中扮演着关键角色，尤其是在需要多电压轨驱动不同集成电路的应用中。传统的设计方法通常涉及多个降压转换器和单独的滤波电感，这不仅增加成本和电路板占用空间，还提高了设计复杂性。 隔离式DC/DC转换器通过使用耦合电感或变压器，简化了多电压轨的实现。其中一种常见策略是将同步降压转换器配置为隔离式拓扑，能够生成反相或非反相的电压轨，甚至具备升压功能。例如，隔离降压拓扑包括： 1. A./-降压输出：这种拓扑允许在一个转换器内同时提供正电源和负电源，如图1所示，通过隔离变压器实现电压转换。输入电压VIN通过控制占空比D和变压器的匝数比N，生成两个独立的输出电压VO1和VO2。 2. 反相降压-升压输出：这种拓扑涉及先降压后升压的过程，适用于需要更高电压输出的应用。通过控制开关操作顺序，可以在保持输入电压稳定的同时，提升输出电压。 3. 隔离式/-降压-升压输出：这种拓扑结合了隔离和电压转换功能，适用于对安全性和电气隔离有高要求的场合。 使用单个降压转换器构建这些拓扑的优势在于减少了组件数量和电路板空间，降低了复杂性和成本。此外，降压转换器的灵活性使其能够作为基本单元，通过不同的配置组合实现多种功能，如反相降压-升压，进一步扩展了其应用范围。 设计工程师在选择拓扑时，需考虑系统的具体需求，如功率等级、隔离级别、成本敏感性以及空间限制等因素。理解这些拓扑的工作原理和适用场景，对于高效且经济的设计至关重要。