20240729153006 Application Note Working With Inverting Buck-Boost Converters

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ドキュメントはこちら。snva856

ABSTRACT

Generating a negative output voltage rail from a positive input voltage rail can be done by reconfiguring an ordinary buck regulator. The result is an inverting buck-boost (IBB) topology implementation. This application report gives details regarding this conversion with examples.

短く

Buck Converterと呼ばれる類の、降圧型のDC DCコンバータは、 +5Vを-5Vにするなど、電圧を反転させることができる。そのやり方と注意点。

個人的に勉強になったところ

Buckコンバータ、入力と出力それぞれの接続方法をいじると、反転コンバータになる。その場合、負の電圧は元の電圧の絶対値よりも低くできる。 たとえば、 +5Vから-12Vを作るなども可能(すごい)。

+の電圧の範囲で、降圧だけでなく昇圧もできるDC DCコンバータは Buck-Boostコンバータという。反転かつ、(絶対値的には)電圧の昇降圧ができるようになるので、この方式の回路をInverting Buck-Boostコンバータ(以下IBB)という。つまり、Buck-Boostコンバータでなくても、Buck-Boost的な動作をさせることができる。

やること

元の出力だったノードをGNDにする
元のGNDだったノードをV-の出力とする
入力側はそのまま、入口にCを追加する。

元々:

変更後:

spiceとかでIBBをシミュレーションする場合、Buckでしか動かないように書いてあるモデルの場合もあるので注意。
正負電源など、コンバータが複数ある場合のために、出力にはクランプダイオードを付ける。

シミュレーションしてみた

20240816 内容を全体的に修正。

説明されていた方法でworkaroundをし、LMR14030で、+15Vを-15Vに変換。

データシートはこちら Site Unreachable
出力を2Aくらい取ろうとしたところ、Lの電流は最大で5Aくらいになった。耐電流に注意。LMR14030の場合、5.5A(typ.) でリミッターがかかる。
定常状態に至る以前の過渡状態、つまり出力がどんどん下がっていく時、電流を定常状態よりも多く使う。SoftStartの時間を長くしないと、電流がリミットに達してしまうこともあった。短かくても2.5ms程度が良さそう。
D1の電流が正しく測定できていない。100Aとか流れていることになっている。おかしい。

全体はこんな感じ。