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大多低成本應用都利用線性調節器進行電壓轉換，而以微型SOT23封裝的新型開關調節器提供了另外一種完整的緊湊型解決方案，并具有很高的效率。新型調節器能達到很高的開關頻率，因此可以采用很小的外部元件，成本也非常低。

圖1：采用LM2733驅動串聯白光LED。

升壓解決方案

升壓拓撲結構的調節器需要開關一個低端(low side)晶體管，這意味著開關元件的位置在開關管腳和接地管腳之間。采用這種組合不僅能實現升壓拓撲結構，而且還能實現單端初級電感轉換器(SEPIC)拓撲結構、回掃拓撲結構和負降壓拓撲結構。SEPIC拓撲結構提供了利用更小或更大的輸入電壓來穩定某個電壓的可能性，但其代價是：不但效率低于經典的升壓拓撲，而且還由于增加了額外的電容和電感而增加了材料成本。回掃拓撲結構提供了與SEPIC相同的降壓和升壓功能，但是它需要的不是兩個電感，而是一個變壓器。所有這些拓撲結構能否用一個特定的低端開關設置并穩定工作，在很大程度上取決于電壓和電流的大小以及內部或外部補償電路。

美國國家半導體公司提供兩個版本的LM2733器件，一個版本工作于1500kHz的開關頻率，另一個采用500kHz振蕩器速率。LM2733的一個典型用途是為多達10個白光LED供電，應用于顯示屏的背光照明，圖1為這種應用的電路圖。當很多LED需要相同亮度時，可以將所有LED串聯。這樣的串聯驅動方法保證了通過每個LED的電流相同，一般來說這也意味著每個LED的亮度相同。當所有LED串聯時，它們的正向電壓會疊加起來，因此所用LED越多，所需要的驅動電壓就越高。由于多數系統中不提供這樣高的電壓，因此常用的5V或3.3V需要被提升到所需的高電壓才能驅動這些串聯LED。美國國家半導體公司的 LM2733能提供高達40V的輸出電壓，當使用白光LED時，可以串聯至少9個LED。流過LED的電流大小是由電阻器 R1設置的。

降壓解決方案

圖2：負升壓電路拓撲結構。

升壓拓撲結構的調節器需要開關一個位于輸入電壓和開關管腳之間的高端(high side)晶體管。高端調節器是相對前面討論過的低端調節器而言，高端調節器用于降壓拓撲結構。其它拓撲結構包括降壓-升壓拓撲結構，也稱為反相拓撲結構。這種拓撲結構只需要與降壓拓撲結構相同數量的外部元件，但可以把正電壓轉換成負電壓。在實際的電路設計中，負電壓的應用通常并不常見。

另一種可實現的拓撲結構就是負升壓拓撲結構。它可以把負電壓轉換成更高的負電壓，圖2顯示了這種電路的原理圖。對這種電路的分析可能容易讓人產生混肴，注意到以下兩點有助于理解這些不常用的拓撲結構：首先，不論gnd管腳是處于絕對負電壓還是正電壓，反饋管腳的電壓將總是保持其額定值高于gnd管腳(在大多數情況下，反饋管腳相對于地的電壓為1.2V)；第二點是Vin管腳相對于-Vin節點和調節器的gnd管腳實際上處于正電壓(gnd管腳是負的輸出電壓)。

圖3：反相拓撲結構的應用實例。

對于較高功率的器件如果采用像SOT23這種小封裝時將遇到兩個問題：第一個是實際的裸片尺寸問題，第二個是封裝的散熱問題。SOT23-6并不是一種熱阻非常低的封裝，該封裝從芯片的管腳焊盤到外部環境的典型熱阻是265K/W。如果這種器件工作于室溫，那么它能實現正常散熱的功耗大約是380mW。然而值得注意的是，多數應用需要工作在遠高于室溫的溫度下，因此能達到的最大功耗將比380mW低很多，80℃的環境溫度所允許的最大功耗降至大約170mW。

在使用這類封裝時，解決溫度問題只有一個辦法，即降低功耗。國家半導體公司的新型功率VIP(PVIP)工藝是一種專門針對電源管理的工藝，具有非常低的熱阻，因此芯片設計工程師能提高電流和電壓，或縮小裸片尺寸而同時保持相同性能。

本文討論的反相拓撲結構的降壓調節器的一個獨特之處是輸入電壓的絕對值可能低于或高于輸出電壓的絕對值。因此，對于需要降壓和升壓、并且可改變負載極性的應用來說，都可以使用反相拓撲結構，而不是SEPIC拓撲結構。這樣可以節省SEPIC方案中電感器占用的額外空間和成本。

圖4：一種典型SOT23-6降壓電路評估板。

這種反相拓撲結構的一個典型應用也是利用寬輸入電壓范圍的來驅動LED，圖3所示為這樣的設計實例。從圖中可以看出，調節器的參考電壓是輸出電壓而不是接地電壓。圖3中的負載是由兩個白光LED串聯構成，它們的正向電壓之和大約為8V。考慮到溫度和生產因素的影響，這兩個LED的正向電壓之和可能在7V和8V之間。

圖4所示為一種典型的SOT23-6降壓電路評估板，尺寸僅為2.1×1.9cm2。為了便于比較，我們假定一個典型降壓電路的要求為：輸入電壓12V，輸出電壓5V，電流為500mA。這種開關電路的典型效率是80%。如果采用LDO來實現相同任務，則由于功耗的原因需要一個較大的封裝，例如TO263或TO220封裝。在我們這個例子中，功耗是(12V-5V)×0.5A =3.5W，這意味著小尺寸封裝芯片不能用于這種設計任務。帶輸入和輸出電容的TO263封裝的LDO占用的電路板空間大約是2×1.7cm²。