浅析双极性电源提供电流的工作原理

双极性电源提供电流的工作原理是怎么样的呐?下图的波形显示了双极性电源电路的工作状态。在 VIN 端施加输入电压时，如果输入降至 12 V 以下，升压转换器会将其输出 VINTER 调节至 12 V。如果 VIN 超过标称 12 V 汽车电轨的 12 V 典型值，升压转换器会进入 Pass-Thru™ 。在这种模式下，顶部 MOSFET Q1 会在 100%占空比始终导通工作，所以不会进行切换操作;施加于 4 象限转换器的电压 VINTER 相对稳定地保持在 VIN。

图 1.VIN 从 14 V 降低至 5 V 时的波形。VIN = 5 V/div ，VOUT = 5 V/div ，升压 SW = 10 V/div ，时标为 200 µs/div 。

与典型的 2 级器件(即升压转换器后接降压 / 反相)相比，这种方法大幅提升了系统效率。这是因为 Pass-Thru 模式下(系统大部分时间都处于此模式)的效率可以接近 100%，实质上将功率系统转变为单级转换器。如果输入电压降低至 12 V 电平以下(例 如，在冷启动期间)，升压转换器将切换为将 VINTER 至 12 V 调节至 12 V。采用此方法，即使输入电压急剧下降，4 象限转换器也能够提供±10 V 电压。

控制电压达到最大值(在本例中，为 1.048 V)时，转换器输出为+10 V。控制电压达到最小值(100 mV)时，转换器输出为–10 V。控制电 压与输出电压之间的关系如图 2 所示，其中控制电压为 60 Hz 正弦信号频率，峰峰值幅度为 0.9048 V。由此得到的转换器输出为相应的 60 Hz 正弦波，峰峰值幅度为 20 V。输出从–10 V 平稳变化为+10 V。

图 2. 与正弦控制信号呈函数关系的正弦波输出波形。VCTRL= 0.5 V/div, VOUT = 5 V/div ，时标为 5 ms/div 。

在此工作模式下，4 象限转换器调节输出电压。输出电压由 U1 通过其 FB 引脚上的电阻 RFB 来感测。将该引脚上的电压与控制电压相比较，并根据比较结果调节转换器的占空比(即 QN1 上的栅极信号)，使输出电压保持稳定。如果 VINTER, CONTROL, 或 VOUT 发生变化，会进行占空比调制，从而相应地调节输出。MOSFET QP1 与 QN1 同步开关，以实现同步整流，进一步充分提高效率，如图3所示。

图 3. 效率与负载电流的关系