倒變降-升壓電路產生的負電壓的幅度可能高于或低于可用的正電壓。例如，可以從 +12 V 生成 -8 V 或甚至 -14 V。在使用倒變降-升壓電路的開關調節器集成電路(IC)時，系統設計可能需要通信引腳。如果需要，設計人員必須記住進行適當的電平轉換，以便可以使用同步和使能信號。

　　為什么需要電平轉換?

　　反相降壓-升壓電路通常用于從正電壓生成負電源電壓。確保負電壓正確生成是最重要的一步。然而，如果主應用電路控制或監測電源，則可能需要額外的電平轉換電路。主應用電路以地面為參考，而倒變降-升壓電路的接地引腳連接到生成的負電壓。

　　設計電平轉換電路時需考慮的事項

　　反相降壓-升壓拓撲是基本的開關調節器拓撲之一，需要一個電感、兩個電容和兩個作為開關的 mosfet。這些開關可以由任何降壓調節器或控制器驅動，因此可用的開關調節器構建模塊非常多。圖1顯示了包含所有必要組件的倒變拓撲。

圖1

　　圖2顯示了一個帶有 ADP2386 降壓調節器的降-升壓電路。如果在倒變電路中使用降壓調節器 IC，則該 IC 的接地連接在生成的負電壓上。降壓調節器的原始輸出電壓連接到系統接地。倒變拓撲中的降壓調節器將其自身的接地參考設置為負電壓，因為輸出電壓連接到系統接地。IC的參考接地(圖2中的 GND)并未連接到系統接地。因此，這兩個接地電位并不相同。

圖2

　　開關調節器 IC 的接地成為生成的負電壓。此時，開關調節器 IC 上的所有引腳相對于生成的負電壓，而不是系統接地。因此，從系統到 IC 的通信線路和連接需要進行電平轉換，以確保安全通信并防止損壞。通常，相關信號包括 SYNC、PGOOD、TRACKING、MODE、EN、UVLO 和 RESET。圖2展示了一個可能的電平轉換電路，該電路使用兩個雙極型晶體管和七個電阻(藍色)來處理一個信號。此電路需要一定的空間，并增加了電路的復雜性和成本。這樣的電平轉換器需要為上述所有信號分別實現。當開關調節器 IC 使用數字總線(如電源管理總線 PMBus)時，情況尤其復雜。此時，整個總線連接必須進行電平轉換或電氣隔離。

圖3

　　避免這種外部電路的一種方法是使用專門為反相降壓

　　電壓設計的開關調節器 IC。模擬設備公司(Analog Devices)提供了一系列開關調節器 IC，這些 IC 是降壓調節器 IC 的變體，專門設計用于促進系統(整個電子電路)與倒變開關調節器 IC 之間的通信。因而，不需要如圖2所示的外部電平轉換。

　　圖3展示了 MAX17579 開關調節器 IC，該 IC 可以將正電壓轉換為負電壓。與圖2中的電路相比，這個電路更加緊湊。

　　仿真工具如 LTspice 或 EE-SIM 設計與評估環境可以提供對反相降壓拓撲中調節行為和潛在差異的更好理解。這些工具還可以用于設計和優化電平轉換電路。EE-SIM 設計工具也可以輕松模擬像 MAX17579 這樣的 IC。

　　總結

　　在反相降壓-升壓電路設計中，電平轉換是確保各個組件能有效、可靠地通信的關鍵因素。通過合理設計和選擇合適的集成電路，可以簡化電路設計，降低成本，同時提高系統的整體性能。