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ZHCAFK9 July 2025 LM25184 , LM2611 , LM27761 , LM5158 , LMR33640 , TLV171 , TPS63700

2.2 使用逆變器穩壓器生成負電源

使用正電源生成負輸出電壓的第二種方法是使用逆變器穩壓器。該逆變器的拓撲如圖 2-4 所示。在第一個時間間隔內，Q1 導通，Q2 關斷，在輸入電壓的驅動下，電感器的電流增加。負載由輸出電容器 C 供電。在第二個時間間隔內，Q1 關斷，Q2 導通，電感器通過 Q2 對輸出電容 C 進行反向充電。輸出電壓為負電源。

圖 2-4 逆變器轉換器的拓撲

當 Q1 導通時，電感器 L 的平均電流等于平均輸入電流。當 Q2 導通時，電感器的平均電流等于輸出電流。假設電路的效率為 ?、輸出電壓振幅為 Vo、輸入電壓為 Vin，那么電感器的平均電流如方程式 3 所示

方程式 3.

I_{L_a v g} = I_{i n p u t_a v g} + I_{O} = \frac{|V_{O}| \times I_{O}}{V_{i n p u t} \times η} + I_{O} = I_{O} (1 + \frac{|V_{O}|}{V_{i n p u t} \times η})

Q1 和 Q2 的最大電壓為 V_in-Vo。請記住，此處的 Vout 為負電壓。然后，客戶可以將電感器的峰值電流配置為平均電流的 1.2 倍。電感器的值如方程式 4 所示

方程式 4.

L = \frac{V_{i n p u t} \times D \times T}{△ I_{L}} = \frac{V_{i n p u t} \times D}{0.4 \times f \times I_{L_a v g}}

在這里，f 是開關頻率，D 是占空比，如方程式 5 所示

方程式 5.

D \approx \frac{|V_{O}|}{V_{i n p u t} + |V_{O}|}

結合前述所有公式，設計人員可以設計出滿足特定應用需求的逆變器轉換器。

TI 提供多款逆變器穩壓器，具備 300mA 到 1A 的輸出電流能力和多種輸入電壓范圍，能夠滿足客戶的大多數實際應用需求。在這些逆變器穩壓器中，TPS63700 是一款輸入電壓范圍為 2.7 至 5.5V、輸出電壓可調范圍為 -1.213 至 -15V 的負電源穩壓器，最大輸出電流為 360mA。TPS63700 采用 3mm × 3mm 封裝，開關頻率為 1.4MHz，是一種緊湊型設計，可通過正電源生成負電源，滿足大多數應用需求。典型應用如圖 2-5 所示。

圖 2-5 TPS63700 的典型應用電路

可使用方程式 6 配置 TPS63700 的輸出電壓

方程式 6.

V_{O} = - \frac{R_{3}}{R_{2}} \times V_{R E F} = - 1.213 \times \frac{R_{3}}{R_{2}}

該轉換器的輸入電流和輸出電流為非連續模式。因此，逆變器轉換器通常具有較大的紋波，需要在輸入和輸出中配備良好的濾波器。另一個問題是，市面上可滿足多樣化客戶應用需求的逆變器轉換器較少。