在電子工程領(lǐng)域，寬范圍電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用是工程師們面臨的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。特別是在需要將輸入電壓從6V至24V變換為穩(wěn)定的12V輸出時(shí)，選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變得尤為關(guān)鍵。傳統(tǒng)的解決方案往往依賴于基于變壓器的反激式穩(wěn)壓器、單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)或四開關(guān)降壓-升壓拓?fù)涞燃夹g(shù)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

四開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器以其簡潔而高效的架構(gòu)脫穎而出。這種設(shè)計(jì)僅需一個(gè)電感和四個(gè)開關(guān)即可完成復(fù)雜的電壓變換任務(wù)，如圖1所示。通過精確控制這四個(gè)開關(guān)的狀態(tài)，電路可以靈活地在降壓模式（當(dāng)輸入電壓高于所需輸出電壓）和升壓模式（當(dāng)輸入電壓低于所需輸出電壓）之間切換，確保了高效率的電壓轉(zhuǎn)換。

圖1

然而，使用開關(guān)模式電源(SMPS)進(jìn)行降壓或升壓轉(zhuǎn)換并非沒有挑戰(zhàn)。SMPS工作在特定的開關(guān)頻率下，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部走線中產(chǎn)生脈沖電流，從而引發(fā)電磁干擾(EMI)問題。為了克服這一障礙，Silent Switcher技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)巧妙地將脈沖電流路徑分成兩個(gè)對稱的部分，不僅降低了磁場強(qiáng)度，還極大地減少了EMI的影響，如圖2所示。

圖2

進(jìn)一步地，Silent Switcher 2技術(shù)引入了集成去耦電容的設(shè)計(jì)理念，例如LT8350S這樣的器件，它們將相關(guān)電容直接集成到了芯片內(nèi)部。相比于采用外部去耦電容的傳統(tǒng)方案，這種高度集成化的設(shè)計(jì)顯著減少了脈沖電流路徑中的寄生效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)了更低的電磁輻射騷擾。此外，LT8350S支持高達(dá)6A的開關(guān)電流，并且輸入電壓范圍廣泛（3V至40V），非常適合用于需要高效能EMC行為的上下變頻應(yīng)用中。

圖3展示了基于LT8350S構(gòu)建的降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器的實(shí)際電路示例，包括如何利用展頻(SSFM)技術(shù)來進(jìn)一步降低EMI。此電路模型可通過LTspice?免費(fèi)獲取，便于工程師們進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

圖3

綜上所述，對于那些致力于開發(fā)高性能、低噪聲電源系統(tǒng)的工程師而言，四開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器結(jié)合Silent Switcher技術(shù)無疑提供了一種極具吸引力的選擇。它不僅能夠滿足復(fù)雜的應(yīng)用需求，而且還能有效應(yīng)對EMI挑戰(zhàn)，推動(dòng)電源設(shè)計(jì)向更加高效、可靠的方向發(fā)展。無論是面對工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子還是消費(fèi)電子市場，掌握這些先進(jìn)的電源管理技術(shù)都是至關(guān)重要的。

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