基于串联电容降压转换器的TPS54A20
学习新的转换器拓扑也可能有点令人生畏。 您可能熟悉传统的降压转换器。该转换器的简单性和美观性使其流行了几十年。ti 最近推出了基于串联电容降压转换器的tps54a20。
tps54a20是一款两相同步串联电容降压变换器，专为12伏输入轨的小型低压应用而设计。这种拓扑结构将开关电容电路与两相降压变换器独特地合并在一起。其优点包括电感器之间的自动电流平衡、可实现高频（hf）操作的较低开关损耗以及通过串联电容器的电压降压。和tps54a20配合使用的小型、薄型电感器可显著降低溶液的总面积和高度。自适应实时控制体系结构可在高达10 mhz的工作频率下提供快速瞬态响应和精确的电压调节。稳态期间的固定频率操作通过使用锁相环（pll）将开关信号锁定到参考振荡器来维持。
■两相同步串联电容buck变换器
■相位间自动电流平衡
■每相开关频率为2-mhz至5-mhz
■至少14纳秒准时
■0.51-v至2-v输出电压范围，反馈参考电压为±0.5%
■17-v浪涌保护的输入过压锁定
■具有自动重启功能的可调电流限制（hiccup）
■与外部时钟同步
■稳态定频
■自适应实时控制
■内反馈回路补偿
■带外部电源选项的内部栅极驱动ldo
■en引脚允许可调输入uvlo
■可选择的软启动时间
■具有预偏置输出的单调启动
■输出功率良好指示灯（漏极开路）
■输出过压/欠压保护
tps54a20是一种新的拓扑结构，可实现小型负载点稳压器的高效高频操作。
图 1： 两相串联电容降压转换器
今天，我们将学习图 1 所示的串联电容降压转换器的“步骤”。就像任何新舞蹈一样，一开始可能具有挑战性。把稳态操作的步骤走过几次之后，我想你会发现它并没有那么难。你甚至可能喜欢它！这将是一个简短的初学者课程；如果您想了解更多详细信息，请查看此应用说明。因此，让我们首先考虑一个具有 12v 输入开关、每相 5mhz 的转换器。
第一步，或时间间隔，发生在 a 相 （q 1a ）的高端开关打开时，如上图所示。串联电容器 （c t ） 通过开关 q 1a连接到输入端。由于串联电容器两端的标称电压是输入电压的一半（在这种情况下约为 6v），因此 a 相开关节点电压 （v swa ） 大约是输入电压的一半，如上图中的蓝色所示。a 相电感器电流（i拉）上升以三角形方式就像一个正常的降压转换器（没有共振行为），并同时对c充电吨。事实上，串联电容电流 （i ct ） 等于 i la在这一步中。由于增加的电荷，差分串联电容器电压 （v ct ） 增加了几百毫伏。在此步骤中，b 相低侧开关 （q 2b ） 导通，将 b 相开关节点 （v swb ） 接地。结果，b相电感器电流（i lb ）线性减小。
如上图 所示，两个低侧开关（q 2a和 q 2b）在第二步期间都打开。这将 v swa和 v swb都连接到地，就像传统的两相降压转换器一样。i la和 i lb都有负斜率。因为串联电容器没有电流流过（因为 i ct为零），所以 v ct保持恒定。
第三步是事情变得有趣的地方，所以请注意上图。开关 q 2a仍然打开，将 v swa连接到地。开关 q 2a还将 c t的负极连接到地。当 b 相高端开关 （q 1b ） 导通时，串联电容的正极连接到 v swb。现在串联电容器就像 b 相的输入电容器！i lb上升并同时对串联电容器放电。从负 i ct和 v ct的小幅下降可以看出这一点。我拉继续缓降。
第四步与上图所示的第二步相同。q 2a和 q 2b 导通，v swa和 v swb接地。i la和 i lb 均下降。v ct保持不变，因为 i ct为零。第四步之后，整个循环重复。
怎么样？不太难，对吧？查看其他资源以了解有关此令人兴奋的新拓扑的更多信息。现在是时候进入设计层，试一试串联电容器降压转换器了。
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■每相开关频率为2-mhz至5-mhz
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■自适应实时控制
■内反馈回路补偿
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第一步，或时间间隔，发生在 a 相 （q 1a ）的高端开关打开时，如上图所示。串联电容器 （c t ） 通过开关 q 1a连接到输入端。由于串联电容器两端的标称电压是输入电压的一半（在这种情况下约为 6v），因此 a 相开关节点电压 （v swa ） 大约是输入电压的一半，如上图中的蓝色所示。a 相电感器电流（i拉）上升以三角形方式就像一个正常的降压转换器（没有共振行为），并同时对c充电吨。事实上，串联电容电流 （i ct ） 等于 i la在这一步中。由于增加的电荷，差分串联电容器电压 （v ct ） 增加了几百毫伏。在此步骤中，b 相低侧开关 （q 2b ） 导通，将 b 相开关节点 （v swb ） 接地。结果，b相电感器电流（i lb ）线性减小。
如上图 所示，两个低侧开关（q 2a和 q 2b）在第二步期间都打开。这将 v swa和 v swb都连接到地，就像传统的两相降压转换器一样。i la和 i lb都有负斜率。因为串联电容器没有电流流过（因为 i ct为零），所以 v ct保持恒定。
第三步是事情变得有趣的地方，所以请注意上图。开关 q 2a仍然打开，将 v swa连接到地。开关 q 2a还将 c t的负极连接到地。当 b 相高端开关 （q 1b ） 导通时，串联电容的正极连接到 v swb。现在串联电容器就像 b 相的输入电容器！i lb上升并同时对串联电容器放电。从负 i ct和 v ct的小幅下降可以看出这一点。我拉继续缓降。
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