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High Voltage Boost and Inverting Converters for Communications 作者：Jesus Rosales，ADI公司 電子通信領域正迅速擴展到日常生活的各個方面。檢測、傳輸和接收數據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行，因此需要使用DC-DC轉換器，以滿足嚴格的效率、空間和成本要求。 ADI公司的LT8365是一個多用途單芯片升壓轉換器，集成了一個150 V、1.5 A開關，因此特別適用于通信領域中包括便攜式器件在內的高壓應用。可以輕松從低至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，具體請參見數據手冊。圖1和圖2所示的轉換器被用于從12 V輸入源為高壓DAC、MEMS、RF開關和高壓運算放大器提供正壓和負壓電軌。這些轉換器在斷續導通模式(DCM)下運行，提供最高10 mA電流，以及+250 V和–250 V輸出電壓，轉換效率約為80%。 升壓比 > 1:40 在升壓轉換器中實施DCM運行的一個優勢在于：不論占空比多高，都能夠實現高升壓比。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。 
圖1.12 V輸入到250 V輸出的2級升壓轉換器
圖2.12 V輸入到–250 V輸出的2級反相轉換器
圖3. 3 V輸入到125 V輸出的升壓轉換器 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，可以使用圖3所示的轉換器來驅動多個雪崩光電二極管、PIN二極管，以及其他需要高偏置電壓的器件。這些升壓轉換器可以從3 V輸入生成125 V輸出，負載電流最高3 mA。
圖4.3 V輸入到250 V輸出的2級升壓轉換器 圖4所示的轉換器利用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，無論是正電壓或負電壓，升壓轉換器都可以使用多級來將輸出升高至2倍、3倍甚至更多。圖1和圖2中所示的轉換器展示了在兩個方向（正電壓和負電壓）如何將開關電壓翻倍。圖5中所示的3級升壓轉換器可以從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級升壓轉換器 注意：可用的輸出電流必須隨著輸出電壓上升而下降，這是因為開關電流能力沒有改變。例如，用于提供20 mA電流的單級轉換器在添加第2個級時，會提供約10 mA電流。添加更多級時，始終確保峰值開關電流始終位于可保證的開關限流值范圍內。 輸出電壓檢測得到簡化 LT8365提供單個FBX引腳來檢測輸出電壓。如本文中所示的所有示意圖一樣，由連接到FBX引腳的簡單電阻分壓器來檢測輸出電壓，無論輸出極性為何。 結論 LT8365支持需要對低至2.8 V的輸入電壓實施緊湊、高效、高輸出電壓升壓轉換的應用，這在通信領域是非常常見的。它也可以用作反相轉換器，在常用的拓撲中，則可用作（例如）CUK和SEPIC轉換器。LT8365采用小型散熱增強16引腳MSOP封裝。 作者簡介 Jesus Rosales是ADI公司應用部的應用工程師，工作地點位于美國加利福尼亞州米爾皮塔斯。1995年加入凌力爾特公司（現為ADI的一部分）擔任助理工程師，2001年晉升為應用工程師。此后他一直為升壓/反相/SEPIC系列單芯片轉換器和一些離線隔離應用控制器提供技術支持。他于1982年畢業于Bay Valley技術學院，獲電子學副學士學位。聯系方式：jesus.rosales@analog.com。 |
