Q：首先，什么是四象限電源？

A：可以吸收和提供正負電流和電壓的電源。

雖然簡(jiǎn)單電壓轉換器可以從輸入電壓生成固定的輸出電壓，但在某些應用中，這種特性是不夠的。一個(gè)例子是控制與電容相連的電壓節點(diǎn)，這些電容可以充電至任何電壓。如果需要降低其電壓，則其必須部分放電。因此，在這樣的應用中，電源必須能夠根據需要提供或吸收電流。這種轉換器稱(chēng)為四象限DC-DC轉換器。對于這樣的應用，可以使用具有輸出放電功能的電源。它可以讓輸出電容快速放電。圖1顯示了降壓型開(kāi)關(guān)穩壓器的這種功能。這里，在降壓轉換器關(guān)閉之后，開(kāi)關(guān)S2長(cháng)時(shí)間接通，輸出電容被放電。

圖1.通過(guò)簡(jiǎn)單的輸出放電功能讓輸出電容放電。

一種優(yōu)雅的控制電流和電壓的方法是采用四象限DC-DC轉換器。典型降壓轉換器僅在一個(gè)象限中工作。它可以產(chǎn)生正電壓，電流正向流動(dòng)，即電流從DC-DC轉換器流向負載。使用四象限轉換器不僅能讓輸出電容放電，還能產(chǎn)生電壓。這是可能的，因為電流既可流向負載，也可從負載流出。在前面的關(guān)于輸出電容快速放電的例子中就是這種情況。四象限DC-DC轉換器的功能還不止于此。除了產(chǎn)生電壓之外，它還能將電流設置為任何電平。此電流可以為正或為負。這種四象限轉換器經(jīng)常用在通用實(shí)驗室電源中。例如，用戶(hù)可以使用固定電流設置測試LED。太陽(yáng)能電池也可以將四象限轉換器用作負載，以吸收某一預定電流。

另一個(gè)有趣的應用是利用LCD技術(shù)為窗戶(hù)玻璃著(zhù)色。這通常需要精確設置正值和負值范圍內的電壓，以根據房間中當前的光線(xiàn)情況和需要的亮度來(lái)產(chǎn)生合適的色調。

圖2顯示了四象限對于電源的含義。在坐標系的象限中，x軸表示電壓，y軸表示電流。電流和電壓可以為正或為負。

圖2.四象限電壓轉換器。

因此，DC-DC轉換器既可用作能量來(lái)源，也可用作能量吸收器。換句話(huà)說(shuō)，轉換器既可用作電源，也可用作電負載。

ADI LT8714 是用于四象限穩壓器的控制器。它擁有此類(lèi)調節所需的全部功能。例如，使用該IC可以精確維持0 V的電壓。圖3顯示了帶有控制器IC和功率級的簡(jiǎn)化電路圖。后者由兩個(gè)電感L1和L2、兩個(gè)開(kāi)關(guān)Q1和Q2以及耦合電容CC組成。有關(guān)每個(gè)象限中的相應操作以及從一個(gè)象限到另一個(gè)象限的轉換行為的說(shuō)明，請參閱LT8714數據手冊。

圖3.展示四象限電壓轉換器拓撲結構的簡(jiǎn)化電路圖。

在某些應用中，電源需要在四個(gè)象限中工作。這可以通過(guò)LT8714等優(yōu)化控制器輕松構建。電路設計非常簡(jiǎn)單，而且其操作（特別是在頻繁出現的臨界0 V交越點(diǎn)附近）干凈可靠。

也有替代四象限穩壓器的方法，例如開(kāi)關(guān)穩壓器拓撲，其必須并聯(lián)連接以支持多象限功能。然而，與使用專(zhuān)用四象限解決方案相比，這些方法的成本常常更高。

LT8714

雙極性輸出可干凈地完成通過(guò) 0V 的轉換
輸出能供應或吸收電流以提供任何輸出電壓
CTRL 引腳從外部設定輸出電壓
寬輸入范圍：4.5V 至 80V
電源良好指示引腳 （PG）
開(kāi)關(guān)頻率高達 750kHz
可同步至一個(gè)外部時(shí)鐘
高增益 EN 引腳可接受緩慢變化的輸入信號
20 引腳 TSSOP 裸露襯墊封裝