如何设计四象限电压转换电路?
四象限電源是:可以吸收和提供正負電流和電壓的電源。
雖然簡單電壓轉換器可以從輸入電壓生成固定的輸出電壓,但在某些應用中,這種特性是不夠的。
舉個例子:控制與電容相連的電壓節點,這些電容可以充電至任何電壓。如果需要降低其電壓,則其必須部分放電。因此,在這樣的應用中,電源必須能夠根據需要提供或吸收電流。這種轉換器稱為四象限DC-DC轉換器。
對于這樣的應用,可以使用具有輸出放電功能的電源。它可以讓輸出電容快速放電。下圖顯示了降壓型開關穩壓器的這種功能。這里,在降壓轉換器關閉之后,開關S2長時間接通,輸出電容被放電。
一種優雅的控制電流和電壓的方法是采用四象限DC-DC轉換器。
典型降壓轉換器僅在一個象限中工作,它可以產生正電壓,電流正向流動,即電流從DC-DC轉換器流向負載。
使用四象限轉換器不僅能讓輸出電容放電,還能產生電壓,因為電流既可流向負載,也可從負載流出,在前面的關于輸出電容快速放電的例子中就是這種情況。
四象限DC-DC轉換器的功能還不止于此,除了產生電壓之外,它還能將電流設置為任何電平,此電流可以為正或為負,這種四象限轉換器經常用在通用實驗室電源中。例如,用戶可以使用固定電流設置測試LED,太陽能電池也可以將四象限轉換器用作負載,以吸收某一預定電流。
另一個有趣的應用是利用LCD技術為窗戶玻璃著色,這通常需要精確設置正值和負值范圍內的電壓,以根據房間中當前的光線情況和需要的亮度來產生合適的色調。
下圖顯示了四象限對于電源的含義,在坐標系的象限中,x軸表示電壓,y軸表示電流,電流和電壓可以為正或為負。
因此,DC-DC轉換器既可用作能量來源,也可用作能量吸收器,換句話說,轉換器既可用作電源,也可用作電負載。
ADI公司的LT8714是用于四象限穩壓器的控制器。它擁有此類調節所需的全部功能。 在某些應用中,電源需要在四個象限中工作。這可以通過LT8714 等優化控制器輕松構建。電路設計非常簡單,而且其操作(特別是在頻繁出現的臨界0 V交越點附近)干凈可靠。 也有替代四象限穩壓器的方法,例如開關穩壓器拓撲,其必須并聯連接以支持多象限功能。然而,與使用專用四象限解決方案相比,這些方法的成本常常更高。 來源:學習總結ADI智庫。論文資源下載:https://download.csdn.net/download/m0_38106923/15534765
總結
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