MP1584电源IC和BUCK电路分析

本文介绍MP1584降压转换器的工作原理及其在开关电源中的应用。通过PWM信号控制MOS管导通与关断,实现电感电容充放电过程,采用肖特基二极管确保高效工作。阐述了伏秒原则,并给出了典型应用电路。

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MP1584美国芯源半导体http://www.monolithicpower.com/  生产的step-down converter 降压转换器。其核心是buck转换!

下面是对BUCK电路进行分析。


buck电路也属于开关电源。通过在MOS管Q上加上开关信号PWM,控制开关管的导通与关断,是电感和电容充放电,这里采用的二极管是肖特基二极管,其特点是快速恢复。相对于普通的二极管,普通的二极管会因为开关频率高产生漏电发热大而被烧毁。

科普一下,在开关电源中,单管DC/DC转换器共有六种,即降压式(Buck)DC/DC转换器 ,升压式(Boost)DC/DC转换器、升压降压式(Buck Boost)DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种 单管DC/DC转换器中,Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的,Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。

伏秒原则:处于稳定状态的电感,开关导通时间(电流上升段)的伏秒数须与开关关断(电流下降段)时的伏秒数在数值上相等,尽管两者符号相反。

公式:ΔVon ·Ton = ΔVoff ·Toff

所以我们可以退出buck电路:

(Vin-Vo)*DT=Vo*(1-D)T
Vo=Vin *D
D是占空比,这里表达的就是电感充电电压( Vin-Vo)和充电时间的乘积等于电感放电的电压( Vo)乘以放电的时间。
所以通过控制占空比就可以实现降压的目的。
从另外一个角度分析,电感和电容组成了低通滤波器,使输出电压尽可能的是直流分量,电感不断的续流,保证电流的连续,电容保证输出电压的稳定!
MP1584的典型应用电路图,在平板设备上用过。

输入电压范围是4.5-28V输出最大电流3A。

可配置输出1.8V,3V,5V等的典型电压。在上图中D1,L1,C2组成了典型的buck回炉,可以看出D1的电路符号是肖特基二极管。


### BUCK-BOOST电路负压转正压的方法与原理 BUCK-BOOST电路本质上是一种直流变换器,能够实现输入电压到输出电压的升降转换。对于负压至正压的转变,通常涉及特定配置下的逆变操作。 #### 工作模式分析 在标准工作状态下,当开关管Q1处于导通状态时,电感被充电,而二极管D1因承受反向偏置而不导通[^2]。一旦Q1关闭,储存在电感中的能量促使电流继续流动,此时D1开始导通并向负载释放能量。这种机制使得输出端相对于公共接地节点呈现出负电压水平。 为了使输出变为正压,在不改变原有硬件结构的前提下,可以通过调整控制逻辑来反转输出极性: 1. **修改反馈网络**:重新设置控制器内部或外部的反馈路径,让控制系统感知并响应新的目标电压设定值。 2. **引入额外元件**:增加一个附加的DC-DC转换级联接于原始Buck-Boost之后,专门用于执行最终的极性翻转任务。例如采用反相拓扑如Cuk Converter或者Sepic Converter等。 3. **利用双极型晶体管(BJT)或其他有源器件构建电平移位电路**:这类方法适用于某些特殊应用场景,特别是那些允许较大体积解决方案的地方。 值得注意的是,并不是所有的商用化Buck-Boost IC都支持直接输出负压功能。像MPS公司的MP28160这样的产品虽然基于相同的理论框架设计而成,但由于具体的应用需求差异以及成本考量等因素的影响,实际产品的电气性能参数可能会有所不同。 另外,针对TI公司推出的TPS系列ICs, 如TPS54160, 可以通过适当的设计技巧将其应用于负压生成场景中。不过需要注意的是,此类应用往往伴随着更严格的选择条件技术挑战,包括但不限于更高的功率损耗、复杂的热管理要求等方面的问题[^3]。 ```python def buck_boost_negative_to_positive(v_in, v_out_target): """ Simulate the process of converting negative output to positive using a modified Buck-Boost converter. Args: v_in (float): Input voltage value. v_out_target (float): Targeted absolute value for final positive output voltage. Returns: float: Calculated actual output voltage after conversion. """ # Assuming ideal conditions and no losses during transformation if abs(v_out_target) >= v_in: raise ValueError("Output target too high compared with input.") duty_cycle = calculate_duty_cycle_for_conversion(abs(v_out_target), v_in) return -v_out_target * (duty_cycle / (1-duty_cycle)) ```
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