專家錦囊丨不使用變壓器能否將100伏以上的可用電壓直接轉(zhuǎn)換為更低的輸出電壓？
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在低電壓情形中，通常使用無變壓器的開關模式電源。但在某些應用中，也可改為使用高壓降壓控制器等新型器件。高壓降壓控制器能夠?qū)崿F(xiàn)簡潔的設計，從而避免了使用變壓器所帶來的成本和難度。而且，高壓降壓控制器具備高功率轉(zhuǎn)換效率，支持高輸出電壓，并可用于從正電源生成高負電壓。
基于降壓轉(zhuǎn)換器原理的開關模式電源廣泛用于各類電子應用。它們不需要變壓器，只需一個簡單的線圈即可高效地將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓。此類轉(zhuǎn)換器應用廣泛，設置也相當簡單。在典型應用中，電源電壓最高可達60 V，輸出電壓可達12 V。如果電源電壓更高，或者希望輸出電壓更高時，可供選擇的轉(zhuǎn)換器IC通常較少。
當然，利用開關穩(wěn)壓器在更高電壓下進行電壓轉(zhuǎn)換也是可行的，但由于使用基于變壓器的轉(zhuǎn)換器拓撲，如反激或正激類型，因而需要笨重且昂貴的變壓器。
圖1中的兩個開關S1和S2主要控制輸入電壓的最大可能范圍。然而，電壓轉(zhuǎn)換器IC中的相應驅(qū)動器也必須能夠生成S1開關所需的高柵極電壓。該電壓是最大電源電壓與MOSFET所需的閾值電壓之和。因此，除了MOSFET，電壓轉(zhuǎn)換器IC也必須根據(jù)要求進行相應的選擇。圖2顯示了LTC7897控制器IC，它支持高達135 V（絕對最大值140 V）的電源電壓。使用這款IC時，輸出電壓也可以非常高，最高可達135 V，只要低于輸入電壓即可。
圖1. 無變壓器的降壓開關穩(wěn)壓器的拓撲結(jié)構(gòu)
圖2. 工作電壓最高可達135 V的LTC7897降壓控制器（簡化電路）
這款高壓降壓控制器可以將100 V轉(zhuǎn)換為12 V。由于此設計使用分立開關，因此可以選擇支持大電流的MOSFET。例如，圖2中的電路可以產(chǎn)生20 A負載電流和12 V輸出電壓。
除了圖2中將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓的例子之外，還有一種場景是利用高正電壓獲得負電壓。實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的一種可能拓撲是反相降壓-升壓控制器拓撲。這種電路不需要變壓器，只需一個簡單的線圈即可從正輸入電壓生成負電壓。
反相降壓-升壓拓撲要求電壓轉(zhuǎn)換器具備足夠高的最大電壓承受能力，至少要能承受可用電源電壓與所生成負輸出電壓的絕對值之和。如果VIN為48 V，所需的 VOUT為-65 V，則開關電源轉(zhuǎn)換器的電壓額定值必須至少為103 V。因此，具有高電壓額定值的開關模式電源特別適合生成高負電壓。
圖3顯示了LTC7897在反相拓撲中將48 V電源電壓轉(zhuǎn)換為-65 V輸出電壓。
圖3. 高電壓能力在反相拓撲中特別重要（簡化電路）
在高電壓下工作的開關模式電源，不一定需要選擇基于變壓器的拓撲。采用適當?shù)?span id="5opltul" class="">電源轉(zhuǎn)換器
IC，例如LTC7897，許多應用可以正常運行，而不必使用復雜且成本高昂的變壓器。
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