双相升压转换器降低纹波

高效率两相升压转换器最大限度地减小输入和输出电流纹波

引言

许多汽车和工业应用所需的电压高于输入电源轨可提供的电压。当功率等级在10W至50W范围内时，简单的直流/直流升压转换器即可满足需求，但如果需要更高的功率等级，简单升压转换器的局限性便迅速显现。升压转换器通过升压电感、功率开关、输出二极管和输出电容对输入电流进行处理，将较低的输入电压转换为较高的输出电压。随着输出功率等级的增加，这些组件中的电流也随之增加。

此外，开关电流也会随着输出对输入电压转换比的增加而成比例增加，因此如果输入电压较低，开关电流可能会超出简单升压转换器的承受范围，并产生不可接受的电磁干扰。

例如，考虑 所示的电路，这是一个工作在300千赫的12V输入转24V，10A输出的开关转换器。 中转换器处理的电流如图118.1所示，显示在表118.1的第一行。开关电路中的相对高电流导致较高的输入和输出纹波电流，从而增加了电磁干扰。

·单相升压转换器：可用于将12V输入转换为24V，10A输出

·单相升压转换器输出电压纹波

表118.1 双相升压转换器的输入和输出纹波电流及电压低于单相升压转换器

	输入均方根电流	输入纹波电流	MOSFET漏极均方根电流	输出二极管均方根电流	输出电容器均方根电流	输出电容器频率	输出电压纹波
单相升压转换器	21.1安	4.2AP–P	15.4安	14.4安	10.5安	300千赫	212毫伏
双相升压转换器	20.7安	0.17AP–P	2 × 7.4A	2 × 7.2A	1.9A	600千赫	65mV
所示的电路执行相同的直流/直流转换，但大大降低了输入和输出纹波，显著降低电磁干扰，并在更高的有效开关频率下工作，从而只需使用两个22uF输出电容，而图118.1中则需要六个22uF输出电容。

关键是采用两相升压拓扑，通过将两个180°反相的输出通道交错，相互抵消输入和输出纹波电流——结果如表118.1第二行所示。每一相以50%占空比运行，每相的整流输出电流直接流向负载——即电感纹波电流较小——因此只有少量输出电流（如表118.1所示）由输出电容承担。

该设计的核心是中的LT3782两相电流模式PWM控制器。电流模式操作可确保两个功率转换器之间的电流均分，从而使功率级之间的功耗均匀分布。

双相转换器的效率，如所示，足够高，因此可以完全采用表面贴装元件实现，无需使用散热片。在240W升压电源应用中，12.9W功耗通过合理布局的大尺寸多层PCB并辅以一定的强制气流即可轻松管理。

简单的LT3782双相开关升压转换器通过实现高功率输出、更低的纹波电流、降低的热耗散和更紧凑的设计，优于单相替代方案。

·双相升压转换器通过最小输入和输出滤波降低电磁干扰和纹波电流

·双相升压转换器输出电压纹波