Frederik Dostal

什么是四象限電源？

答：

一種可以吸收和供應(yīng)正負電流和電壓的電源。

雖然簡單的電壓轉(zhuǎn)換器可以從輸入電壓產(chǎn)生固定輸出電壓，但在某些應(yīng)用中，這種行為是不夠的。一個例子是控制電容器所連接的電壓節(jié)點。這些電容器可以充電到任何電壓。如果需要將它們置于較低的電壓，則必須對其進行部分放電。因此，在這樣的應(yīng)用中，電源必須能夠根據(jù)需要供應(yīng)或吸收電流。這種轉(zhuǎn)換器稱為四象限DC-DC轉(zhuǎn)換器。對于此類應(yīng)用，可以使用具有輸出放電功能的電源。它可以快速放電輸出電容器。圖1顯示了降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器的這種功能。這里，在降壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)動作關(guān)閉并且輸出關(guān)閉后，開關(guān)S2長時間導(dǎo)通 電容器放電。

圖1.通過簡單的輸出放電功能對輸出電容器放電。

控制電流和電壓的一種優(yōu)雅方法是使用四象限D(zhuǎn)C-DC轉(zhuǎn)換器。典型的降壓轉(zhuǎn)換器僅在一個象限中工作。它可以產(chǎn)生正電壓和正電流流;也就是說，從DC-DC轉(zhuǎn)換器流向負載的電流。使用四象限轉(zhuǎn)換器，不僅可以對輸出電容器放電，還可以產(chǎn)生電壓。這是可能的，因為電流可以沿負載方向流動或從負載中帶走。在前面關(guān)于輸出電容器快速放電的例子中就是這種情況。四象限D(zhuǎn)C-DC轉(zhuǎn)換器可以做更多的事情。除了產(chǎn)生電壓外，它還可以將電流設(shè)置為任何水平。該電流可以是正電流，也可以是負電流。這種四象限轉(zhuǎn)換器經(jīng)常用于通用實驗室電源。例如，用戶可以使用固定電流設(shè)置測試LED。太陽能電池也可以操作，四象限轉(zhuǎn)換器充當(dāng)吸收預(yù)定電流的負載。

另一個有趣的應(yīng)用是使用LCD技術(shù)著色窗玻璃。這通常需要在正負范圍內(nèi)精確設(shè)置電壓，以根據(jù)可用光線和房間內(nèi)所需的亮度產(chǎn)生合適的色調(diào)水平。

圖2顯示了四象限相對于電源的含義。坐標(biāo)系的象限以 x 軸上的電壓和 y 軸上的電流顯示。電流和電壓可以是正的，也可以是負的。

圖2.四象限電壓轉(zhuǎn)換器。

因此，DC-DC轉(zhuǎn)換器可用作能源和能量匯。換句話說，轉(zhuǎn)換器可以用作電源或電力負載。

ADI公司的LT8714是一款用于四象限穩(wěn)壓器的控制器。它具有此類監(jiān)管所需的所有功能。例如，使用該IC，可以精確保持0 V的電壓。圖3顯示了控制器IC和功率級的簡化電路圖。后者由兩個電感L1和L2、兩個開關(guān)Q1和Q2以及耦合電容CC組成。 LT8714數(shù)據(jù)手冊中有關(guān)每個象限中相應(yīng)操作以及從一個象限轉(zhuǎn)換到另一個象限時的行為的說明。

圖3.顯示四象限電壓轉(zhuǎn)換器拓撲的簡化電路圖。

在某些應(yīng)用中，需要以四個象限工作的電源。這可以通過優(yōu)化的控制器（如LT8714）輕松構(gòu)建。電路設(shè)計非常簡單，其操作，特別是在經(jīng)常關(guān)鍵的0 V交越點附近，清潔可靠。

除了使用四象限穩(wěn)壓器外，還有其他選擇，例如開關(guān)穩(wěn)壓器拓撲，必須并聯(lián)連接才能實現(xiàn)多象限功能。但是，與使用專用的四象限解決方案相比，這些通常更具成本。

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