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High Voltage Boost and Inverting Converters for Communications 作者：Jesus Rosales，ADI公司 電子通信領(lǐng)域正迅速擴(kuò)展到日常生活的各個(gè)方面。檢測(cè)、傳輸和接收數(shù)據(jù)都需要使用大量器件，例如光纖傳感器、RF MEMS、PIN二極管、APD、激光二極管、高壓DAC等等。在許多情況下，這些器件需要幾百伏的電壓才能運(yùn)行，因此需要使用DC-DC轉(zhuǎn)換器，以滿足嚴(yán)格的效率、空間和成本要求。 ADI公司的LT8365是一個(gè)多用途單芯片升壓轉(zhuǎn)換器，集成了一個(gè)150 V、1.5 A開關(guān)，因此特別適用于通信領(lǐng)域中包括便攜式器件在內(nèi)的高壓應(yīng)用�？梢暂p松從低至2.8 V和高至60 V的輸入中生成高壓輸出。芯片具備可選的展頻功能，可以幫助消除EMI，還有許多其他常用的特性，具體請(qǐng)參見數(shù)據(jù)手冊(cè)。圖1和圖2所示的轉(zhuǎn)換器被用于從12 V輸入源為高壓DAC、MEMS、RF開關(guān)和高壓運(yùn)算放大器提供正壓和負(fù)壓電軌。這些轉(zhuǎn)換器在斷續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)下運(yùn)行，提供最高10 mA電流，以及+250 V和–250 V輸出電壓，轉(zhuǎn)換效率約為80%。 升壓比 > 1:40 在升壓轉(zhuǎn)換器中實(shí)施DCM運(yùn)行的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于：不論占空比多高，都能夠?qū)崿F(xiàn)高升壓比。此外，電感和輸出電容的值和物理尺寸都可以減小，從而減小PCB上所使用的解決方案的整體尺寸。圖3所示的電路可以輕松部署到小于1 cm2的空間內(nèi)。 
圖1.12 V輸入到250 V輸出的2級(jí)升壓轉(zhuǎn)換器
圖2.12 V輸入到–250 V輸出的2級(jí)反相轉(zhuǎn)換器
圖3. 3 V輸入到125 V輸出的升壓轉(zhuǎn)換器 在有些情況下，可用的輸入源的電壓可能非常低，但卻需要高輸出電壓。此時(shí)，可以使用圖3所示的轉(zhuǎn)換器來驅(qū)動(dòng)多個(gè)雪崩光電二極管、PIN二極管，以及其他需要高偏置電壓的器件。這些升壓轉(zhuǎn)換器可以從3 V輸入生成125 V輸出，負(fù)載電流最高3 mA。
圖4.3 V輸入到250 V輸出的2級(jí)升壓轉(zhuǎn)換器 圖4所示的轉(zhuǎn)換器利用3 V輸入，將125 V輸出提升到250 V輸出，且支持約1.5 mA電流。在通信領(lǐng)域，有許多器件都需要從低輸入電壓源中獲得這么高的偏置電壓。 到底可以達(dá)到多高或多低？ 在需要極高電壓的情況中，無論是正電壓或負(fù)電壓，升壓轉(zhuǎn)換器都可以使用多級(jí)來將輸出升高至2倍、3倍甚至更多。圖1和圖2中所示的轉(zhuǎn)換器展示了在兩個(gè)方向（正電壓和負(fù)電壓）如何將開關(guān)電壓翻倍。圖5中所示的3級(jí)升壓轉(zhuǎn)換器可以從12 V輸入生成8 mA、375 V輸出。
圖5.12 V輸入到375 V輸出的3級(jí)升壓轉(zhuǎn)換器 注意：可用的輸出電流必須隨著輸出電壓上升而下降，這是因?yàn)殚_關(guān)電流能力沒有改變。例如，用于提供20 mA電流的單級(jí)轉(zhuǎn)換器在添加第2個(gè)級(jí)時(shí)，會(huì)提供約10 mA電流。添加更多級(jí)時(shí)，始終確保峰值開關(guān)電流始終位于可保證的開關(guān)限流值范圍內(nèi)。 輸出電壓檢測(cè)得到簡(jiǎn)化 LT8365提供單個(gè)FBX引腳來檢測(cè)輸出電壓。如本文中所示的所有示意圖一樣，由連接到FBX引腳的簡(jiǎn)單電阻分壓器來檢測(cè)輸出電壓，無論輸出極性為何。 結(jié)論 LT8365支持需要對(duì)低至2.8 V的輸入電壓實(shí)施緊湊、高效、高輸出電壓升壓轉(zhuǎn)換的應(yīng)用，這在通信領(lǐng)域是非常常見的。它也可以用作反相轉(zhuǎn)換器，在常用的拓?fù)渲�，則可用作（例如）CUK和SEPIC轉(zhuǎn)換器。LT8365采用小型散熱增強(qiáng)16引腳MSOP封裝。 作者簡(jiǎn)介 Jesus Rosales是ADI公司應(yīng)用部的應(yīng)用工程師，工作地點(diǎn)位于美國(guó)加利福尼亞州米爾皮塔斯。1995年加入凌力爾特公司（現(xiàn)為ADI的一部分）擔(dān)任助理工程師，2001年晉升為應(yīng)用工程師。此后他一直為升壓/反相/SEPIC系列單芯片轉(zhuǎn)換器和一些離線隔離應(yīng)用控制器提供技術(shù)支持。他于1982年畢業(yè)于Bay Valley技術(shù)學(xué)院，獲電子學(xué)副學(xué)士學(xué)位。聯(lián)系方式：jesus.rosales@analog.com。 |
