我一直與這位和善的博士保持著聯繫,但是不太清楚他的新設計情況。原型好像已經建成,不過細節還沒有透露。該設計被認為是一種諧振轉換器,即便在相當低的頻率(例如50kHz)下運作,仍然可以透過極少量的電感(甚至可以只是PCB走線)與大電容諧振。

我發現現有的電路描述有點難以理解(這無疑說明我的能力還不夠),以下只是我對該設計的一些粗淺領會。

如果忽略電感器(用短路替換),它基本上就是一個電荷泵(CP),以2:1的比例運作。

設想電路或多或少處於平衡狀態,開關如圖1所示:輸入電壓將在C1和C2之間被分壓。當開關翻轉時,C1將與C2並聯(透過S2和D1),傳輸一些電量以補充C2。

20180629TA01P1 圖1 Ćuk提出的諧振降壓轉換器兼電荷泵。

透過使用電感器,每個電荷泵相位包括諧振週期的一半。這樣可以減少標準CP設計中出現的電流尖峰,並且可以在不損失效率的情況下實現輸出電壓的工作週期控制(因為電感會降低電荷傳輸速率)。我想控制電路也必須採取高負載模式,以便在低負載時保持輸出電壓不上升,因為在電荷轉移階段,L2的能量將不斷轉移到電容中。

D1和D2可以是實際的二極體,如果不介意損耗的話,但在大多數情況下應該是同步開關。Ćuk指出,在這種情況下替代D2的FET可能需要在開路時阻斷電流,就像二極體一樣,但是其源極代替D2陰極的N通道FET(如Ćuk的一個電路原理圖中所示)將使一個體二極體指向錯誤的方向。背靠背FET可能是必要的,但利用正確的控制電路,我認為源極可能在左邊。

透過這個設計,我相信我的分析能力得到了提高,但如果你認為我的分析哪裡不對,請分享你對該電路的理解和看法。這是對我需要提高模擬技能的提醒嗎?我們拭目以待。

Ćuk似乎偏愛保持低開關頻率,但我認為沒有理由不提高頻率,這樣可以較小的LC值獲得較快的瞬態回應(但要付出增加開關損耗的代價)。具體有什麼樣的好處呢?讓我們看一些例子:

50kHz: 1,000μF, 10nH

500kHz: 22μF, 4.6nH

2MHz: 6.8μF, 1nH

有時,平方根運算真是有用。你對這個設計的潛在價值有何看法?

(參考原文:Ćuk’s resonant buck slashes magnetics,by Michael Dunn)