电压转换在四个象限

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虽然简单的电压转换器可以从输入电压生成固定的输出电压，但这种行为在某些应用中是不够的。一个例子是有电容器连接到电压节点的控制。这些电容器可以充到任何电压。如果他们需要被带到一个较低的电压，他们必须部分放电。因此，在这样的应用中，电源必须能够源或吸收所需的电流。

这种变换器称为四象限直流-直流变换器。对于这种类型的应用，可以使用带输出放电功能的电源。它可以快速放电输出电容。图1展示了降压开关稳压器的这种功能。在这里，降压变换器的开关动作断开，输出电容放电后，开关S2长时间闭合。

四象限直流-直流

控制电流和电压的一种优雅的方式是使用四象限的直流-直流变换器。一个典型的降压转换器只能在一个象限内工作。它可以产生正电压与正电流流动;即从dc-dc变换器流向负载的电流。使用四象限变换器，不仅可以释放输出电容，还可以产生电压。这是可能的，因为电流可以流向负载的方向或从负载带走。这是在前面的例子中关于快速放电输出电容器的情况。

然而，四象限dc-dc转换器可以做更多。除了产生电压，它还可以设置电流到任何水平。电流可以是正的，也可以是负的。这种四象限变换器经常用于通用实验室电源。例如，用户可以使用固定电流设置来测试LED。太阳能电池也可以运行，四象限转换器作为一个负载，吸收预定的电流。

另一个有趣的应用是使用LCD技术给窗玻璃着色。这通常需要在正负极范围内精确设置电压，以根据可用的光线和房间所需的亮度产生合适的色调水平。

图2说明与电源有关的四象限意味着什么。坐标系的象限是用电压在x轴上，电流在y轴上表示的。电流和电压可以是正的或负的。

因此，dc-dc变换器可以用作能量源和能量接收器。换句话说，转换器可以作为电源或电力负载。

的LT8714从模拟设备，一个四象限调节器的控制器，具有这种类型的调节所需的所有功能。例如，有了这个集成电路，就可以精确地保持0伏的电压。图3显示了控制器IC和功率级的简化电路图。后者由两个电感(L1和L2)、两个开关(Q1和Q2)和耦合电容C组成_C．对每个象限中各自的操作以及从一个象限到另一个象限过渡时的行为的解释可以在LT8714数据表．

在一些应用中，电源工作在四个象限是必需的。优化的控制器简化了电路设计和操作，特别是在频繁的关键0-V交叉点附近，干净可靠。

使用四象限调节器还有其他选择，例如开关调节器拓扑必须并联连接以实现多象限功能。然而，与使用专用的四象限方法相比，这些方法往往成本更高。

Frederik Dostal是一名现场应用工程师模拟设备公司。