如何创建可编程输出反相降压-升压稳压器？

在许多应用中，特别是在和测量领域，您需要在外部设备或数字模拟转换器的帮助下设置反向降压/升压稳压器的输出电压。在传统的降压拓扑中，这种操作非常简单：只需使用带串联电阻的电压电源、电流电源或电流电源DAC如图1所示，将电流导入反馈节点。

图1.可编程电压采用降压拓扑

但是，如果你需要改变电阻器在降压-升压拓扑中的电压，那就有点麻烦了。

你可以通过反相接地和VOUT集成电路的参考位于电位-VOUT降压-升压拓扑中的降压稳压器配稳压器。也就是说，稳压器集成电路的接地脚位于-VOUT。因为稳压器FB引脚位于-VOUT将电流引入电位而不是接地电位FB引脚有点棘手。将电流导入反向降压-升压拓扑FB引脚需要电平移动电压源/DAC的信号。本文将介绍一些不同的方法。

以LMZM33606为例。LMZM33606是一个额定输入电压36V较大负载6的降压电源模块A。 图2说明了如何将LMZM33606设置为反相降压-升压稳压器。

图2.利用LMZM33606反相降压升压

方法1

>使用一个PNP电平位移器<

用于这些降压-升压应用LMZM33606时，可实现-15V至-5V可编程输出电压范围。通过电流源，您可以以绝对量级降低稳压器的输出。这样，在设置反馈分频器电阻器时，设计的默认输出可以设置为-15V。当添加外部电流源时，可以将稳压器输出设置为-5V。默认输出为-15V计算的高反馈值和低反馈值分别为：

电平位移接地参考信号导入电流FB引脚较简单的方法是使用单引脚PNP双极晶体管( T)。图3说明了如何将一个单一的单个单一解释PNP用作电平位移器。

图3.使用单PNP的部署

PNP Q1的基极接地，反射极通过电阻连接DAC/电压源。电压源高于PNP下拉基地发射(VBE)等式1所述电流将产生Rext设定为50kΩ。FB基尔霍夫电流定律可用于节点，等式2可用于计算电流IX将等式1代入等式2，得出等式3，从而计算调整输出电压VOUT编程电压VX将等式3转换为等式4，可以根据VX值变成VOUT:

等式4说明了VOUT对晶体管VBE从属关系。晶体管VBE它本身取决于集电极电流，当温度变化时会影响编程VOUT的精确度。

下一种方法解释了如何从等式中移除VBE。图4显示了两个PNP晶体管的电路可以抵消VBE的影响。

方法2

>使用两个PNP电平位移器<

图4.用两个PNP抵消VBE的部署

这种方法需要两种PNP，较好使用两个组合包装PNP T，确保两个晶体管匹配良好。这种方法还可以减少输出电压编程中的错误。

Q晶体管的基极连接到程控电压源。发射极通过串联电阻RS连接到另一个正电轨，集电极接地。这样，晶体管的发射极就可以形成VX VBE电压。Q晶体管的发射极通过电阻器RX连接至Q1的发射极。RX设置导入FB节点电流。基极接地后，Q2发射极节点产生 VBE。等式5计算流向发射极的电流(理想情况):

之前解释过，晶体管VBE如等式6所述，依赖于集电极电流其中IC集电极电流，IS饱和电流，VT为热电压。

如果两个晶体管的集电极电流差异较大，VBE不会完全相互抵消。等式7阐述了两个晶体管VBE差异简化为等式8X是两个集电极电流的比例。

如果两个集电极的电流相同，VBE完全抵消。设置在图4所示的配置中RS当值时，需要确保集电极电流之间的差异不太大。在这种情况下，选择RS为10kΩ，RX为50kΩ。VBE也会随之增加VT随着温度的变化而变化。

方法3

>威尔逊电流镜改良版<

使用电流镜匹配电极电流是一种非常有效的方法。威尔逊电流镜是比传统电流镜更好的选择。图5是威尔逊电流镜中使用的原理图。

图5.部署威尔逊电流镜

在这种方法中，还有另一种方法 T，基极连接至Q1的集电极。Q发射极连接到电流镜VBE结点。程控电流经过Q3晶体管的集电极流到FB引脚。

电阻器现在可以暂时忽略RB，本设置中的参考电流按以下方式计算导入电流与参考电流的比率为等式10。

晶体管增量 当值较大时，威尔逊电流镜的精度远高于标准电流镜。

威尔逊电流镜不会完全消除对VBE依赖性。但是可以用简单的方法避免。RB从源VX连接到电流镜基极，如图5所示，形成参考电流IX电流。将等式9改写为等式11:

等式12选择RB等式13等式13中的VBE组件完全抵消，得出等式14:

等式14说明，导入FB节点电流仅基于程控电压，不受影响VBE影响。

无论使用哪种方法，都可以使用几个组件为反相电轨创建程序控制输出电压。电路的复杂性因具体的系统要求而异。威尔逊电流镜是较好的解决方案，因为它可以得到较接近程序控制电压的响应。