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# 20240729153006 Application Note Working With Inverting Buck-Boost Converters

#tech #electronics #power #dc_dc_converter #ltspice 


ドキュメントはこちら。[snva856](https://www.ti.com/lit/pdf/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: 

![[Pasted image 20240729154147.png|500]]

変更後:

![[Pasted image 20240729154230.png|500]]

- 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](https://www.ti.com/product/ja-jp/LMR1403)
- 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。

![[Pasted image 20240816162645.png]]

結果。設計値に収束していく。Vinは符号が反転しているので、 -Vin- を表示している。

![[Pasted image 20240816162932.png]]

収束した時の拡大図。リプルが乗りつつ、-15Vになっている。

![[Pasted image 20240816163111.png]]


L1の電流。 5.5A以下になっているからいいのではないか。

![[Pasted image 20240816163236.png]]

電流。 1.5A程度は流したかったので、こんなもんで良さそう。

![[Pasted image 20240816163507.png]]\


SoftStartが短かすぎて、リミッターに当たっている例(C4を0.001uにした)。
L1の電流(青)が5.5A程度になってしばらくするとリミッターが発動してスイッチング動作が止まってしまい、電圧が-8V程度から下がらない。

![[Pasted image 20240816163746.png]]


## SoftStart無い、調整できない場合どうすんの
以下は未検証。

Soft Startが無い、固定されていて変更できない、などの場合どうするか？

というのは、この資料に従えばよさそう。
[[Extending the Soft Start Time in the TPS63010 Buck](https://www.ti.com/lit/pdf/slva553)](https://www.ti.com/lit/pdf/slva553)

数のようにダイオードとコンデンサをFBに追加。時間はR1とC5の積くらいらしい。

![[Pasted image 20240816164424.png]]

コンデンサの放電ができないので、1Mくらいの抵抗を付けるのもよい。

![[Pasted image 20240816164612.png]]

詳細はオリジナルの資料を参照。そのうち検証してみる。