作者：www.nenghua.com.cn 发布日期：2014-12-29 19:08 信息来源：http://www.lp1995.com
【导读】在电路中，开关稳压器与电容等元器件一样产生输出电压，正因为这一功能使得开关稳压器被用于给特定的负载提供电压或电流。虽然很多方法都能实现这种电压或电流的提供，但是本文要讲解的四象限直流开关稳压器有其独特的优势。
很多的传统方法都能实现这种电压和电流的提供，但是条件就是负载的两个端子不能直接进行接地。在很多电子系统中，有必要为特定类型负载提供双极性（正和负）电压或电流。需要双极性电压/电流的负载包括FPGA体偏置应用、热电冷却器、DC电动机以及其他很多类型的应用。
有很多传统方法可为负载提供双极性电压/电流。H桥式设计经常使用，但是要求负载的两个端子均不能直接接地。负载的两个端子均须在正电源轨和地之间摆动，为了滤除这种斩波波形，通常会给负载串联一个电感器。负载不能直接接地可能使整个系统的机械及电气设计复杂化。H桥式方法还需要4个开关组件和更加复杂的控制方法。有些负载有负端子，这种端子不能施加高偏压（相对于地），例如：FPGA反向偏压应用。
另一种传统方法是建立两个电源轨，一个正轨和一个负轨。人们使用各种不同的电路在稳压的正或负轨中“进行掉换”，以实现电压可低于地的双极性工作。这导致一种非常复杂的系统，一般而言效率较低，而且当输出电压跨越地电位时，会产生非线性响应。
本文给出一种新的DC/DC开关架构，该架构能够实现真正的4象限工作，这意味着，输出电压可以为正或负，电流也可以在两个方向上流动。此外，这种新架构产生的输出电压能够从一种极性向另一种极性、穿过地电位平滑转换，而且这种转换模式不产生任何非线性问题。
四象限DC/DC转换器
图1四象限DC/DC转换器拓扑
图1显示了这种4象限转换器的基本连接和组件。NFET(MN)和PFET(MP)之间在反相以及恒定开关频率工作。电流模式控制（图1中未显示）在需要时用来调制MN的占空比。
如果我们假定，该电路以固定频率工作，那么MN接通时间的占空比可以计算如下：
从这个等式中可以清楚地看出，在VIN电压为正时，输出电压VOUT可以为正（最高为VIN）或负（仅受实际DC因素的限制），也可以为0V。实际上，0V输出电平并没什么特殊之处，因为在这个工作点上，该转换器DC的占空比为50%.
无论输出电压是什么极性，该转换器的输出都可以吸收或提供电流，从而使这个电路成为真正以4象限工作的拓扑。MN和MP上的最高漏极至源极电压均为2VIN–VOUT。例如，如果VIN为+12V，VOUT为-12V，那么两个FET的BVDSS额定值必须都高于36V。
四象限拓扑中的LT8710
图2用LT8710构成的4象限转换器
责任编辑：刘晓燕
