在電源設(shè)計(jì)中，反相降壓-升壓（Inverting Buck-Boost）拓?fù)涑Ｓ糜趶恼斎腚妷荷韶?fù)輸出電壓。該結(jié)構(gòu)雖然基礎(chǔ)，但在實(shí)際應(yīng)用中涉及多個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)考量，其中最重要的問題之一是如何處理不同參考地之間的信號(hào)通信——即電平轉(zhuǎn)換。

一、為何需要電平轉(zhuǎn)換？

在典型的反相拓?fù)渲校_關(guān)穩(wěn)壓器IC的GND引腳并不連接系統(tǒng)地，而是連接到所生成的負(fù)電壓節(jié)點(diǎn)。這意味著該IC的所有引腳電壓均以負(fù)電壓為基準(zhǔn)，而非系統(tǒng)地。因此，當(dāng)需要對(duì)穩(wěn)壓器進(jìn)行使能控制（EN）、同步時(shí)鐘輸入（SYNC）、電源良好反饋（PGOOD）等信號(hào)交互時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，以確保信號(hào)能在不同電位之間正確傳輸，避免損壞器件或造成誤操作。

二、典型電路中的電平轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)方式

以ADP2386為例，該降壓穩(wěn)壓器被配置為反相拓?fù)浜螅銰ND引腳連接至輸出負(fù)電壓，而輸出電壓本身則作為系統(tǒng)地使用。這種配置導(dǎo)致控制器與系統(tǒng)其他部分處于不同的電位平面。此時(shí)，若需引入外部時(shí)鐘同步或啟用/禁用功能，通常需要額外的電平轉(zhuǎn)換電路，如采用雙極型晶體管配合分壓電阻構(gòu)成的簡單電平移位方案。

此類電路雖然可行，但存在以下缺點(diǎn)：

占用額外PCB空間；

增加設(shè)計(jì)復(fù)雜度；

提高整體成本；

多個(gè)信號(hào)通道需分別配置電平轉(zhuǎn)換器，尤其在使用PMBus等數(shù)字接口時(shí)更為繁瑣。

三、集成電平轉(zhuǎn)換功能的解決方案

為簡化設(shè)計(jì)流程并提升系統(tǒng)可靠性，一些廠商推出了專為反相拓?fù)鋬?yōu)化的開關(guān)穩(wěn)壓器IC，例如Maxim Integrated的MAX17579。這類芯片內(nèi)部集成了針對(duì)系統(tǒng)通信所需的電平轉(zhuǎn)換功能，無需外接復(fù)雜的離散元件即可實(shí)現(xiàn)EN、SYNC、PGOOD等信號(hào)的跨地通信。

相比傳統(tǒng)方案，集成式設(shè)計(jì)不僅顯著減小了電路體積，還提升了整體穩(wěn)定性與可制造性。例如，在使用MAX17579的設(shè)計(jì)中，原本需要多個(gè)分立元件的電平轉(zhuǎn)換路徑被完全內(nèi)建，使得電路更簡潔、調(diào)試更高效。

四、仿真工具輔助設(shè)計(jì)優(yōu)化

在進(jìn)行反相拓?fù)浜碗娖睫D(zhuǎn)換設(shè)計(jì)時(shí)，借助LTspice?、EE-SIM?等仿真平臺(tái)可以有效評(píng)估電位差影響、穩(wěn)壓性能及電平轉(zhuǎn)換電路的行為表現(xiàn)。此外，對(duì)于已集成電平轉(zhuǎn)換功能的IC（如MAX17579），這些工具也支持快速搭建模型并驗(yàn)證設(shè)計(jì)可行性，從而縮短開發(fā)周期。

結(jié)語：

在構(gòu)建反相降壓-升壓電源系統(tǒng)時(shí)，工程師必須高度重視電平轉(zhuǎn)換問題。特別是在需要與主控系統(tǒng)進(jìn)行多路信號(hào)交互的應(yīng)用場景中，合理選擇具備集成電平轉(zhuǎn)換能力的開關(guān)穩(wěn)壓器IC，不僅能簡化外圍電路設(shè)計(jì)，還能提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。借助現(xiàn)代仿真工具的支持，電源工程師可以更加高效地完成從理論分析到實(shí)際部署的全流程開發(fā)工作。

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