为什么需要电平转换？

　　反相降压-升压电路通常用于从正电压产生负电源电压。重要的步骤是确保正确产生负电压。但是，如果主应用电路控制或监控电源，则可能需要额外的电平转换电路。它有一个接地参考，而反相降压-升压电源电路的 GND 引脚连接到产生的负电压。

　　反相降压-升压拓扑是基本的开关稳压器拓扑之一，需要一个电感器、两个电容器和两个 MOSFET 作为开关。开关可以用任何降压稳压器或控制器驱动，因此可用的开关稳压器构建块很大。图 1 显示了具有所有必要组件的反相拓扑。

　　图 1. 使用降压开关稳压器产生负电压的反相降压-升压拓扑。图片由Bodo's Power Systems提供 [PDF]

　　图 2 显示了带有 ADP2386 降压调节器的降压-升压电路。如果降压调节器 IC 用于反相电路，则 IC 的接地连接位于产生的负电压处。降压调节器的原始输出电压连接到系统地。反相拓扑中的降压调节器将其自身地参考为设定的负电压，因为输出电压连接到系统地。IC 的参考地（图 2 中的 GND）不连接到系统地。因此，这两个地不具有相同的电位。

　　图 2. 外部电平转换器，用于为开关稳压器 IC 提供外部时钟以实现同步。图片由Bodo's Power Systems提供 [PDF]

　　开关稳压器 IC 的接地变为产生的负电压。开关稳压器 IC 上的所有引脚现在都以产生的负电压为参考，而不是系统接地。因此，从系统到 IC 以及从 IC 到系统的通信线路和连接需要电平转换，以确保安全通信并防止损坏。通常，相关信号为 SYNC、PGOOD、TRACKING、MODE、EN、UVLO 和 RESET。图 2 显示了一种可能的电平转换电路，该电路带有两个双极晶体管和七个电阻器（蓝色），用于一个信号。该电路需要一定的空间，增加了电路的复杂性和成本。对于前面提到的所有信号，都必须单独实现这种电平转换器。当开关稳压器 IC 使用数字总线（例如电源管理总线 (PMBus)）时，情况会特别复杂。然后，整个总线连接必须通过电平转换或电流隔离进行操作。

　　图 3.  MAX17579 设计为反相降压-升压稳压器，已集成电平转换功能。图片由Bodo's Power Systems提供 [PDF]
　　避免使用这种外部电路的一种方法是使用专为反相电压设计的开关稳压器 IC。ADI 公司提供一系列开关稳压器 IC，它们是降压稳压器 IC 的变体。它们旨在促进系统（整个电子电路和反相开关稳压器 IC）之间的通信。无需外部电平转换（如图 2 所示）。
　　图 3 显示了 MAX17579 开关稳压器 IC，它从正电压产生负电压。该电路比图 2 中的电路紧凑得多。
　　LTspice 或 EE-SIM 设计和评估环境等仿真工具 可以更好地理解反相拓扑中的调节行为和电位差。这些工具还可用于设计和优化电平转换电路。EE-SIM 设计工具还可以轻松模拟 MAX17579 等 IC。