世界要闻：三电平降压(3-Level Buck)转换器简介
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1.传统降压拓扑
传统的降压开关转换器包含两个MOS管、一个电感器、一个与输入源并联的输入电容器和一个输出电容器，如图下图所示。 两个MOS管的栅极信号是互补的，其占空比分别为D和1–D(D=VOUT/VIN)。开关之间的节点电压VSW在 VIN和0V之间变化；这就是术语“两级降压(2L Buck)转换器”的由来。
【资料图】
2. 3-Level Buck工作原理
3L降压转换器包含一个飞跨电容器CFLY、一个电感器和四个MOS管。 VSW开关节点电压在VIN、VIN/2 和接地之间变化，这就是术语“3L(三电平)”的由来。 Q1的栅极信号D=VOUT/VIN，Q3的栅极信号与Q1的栅极信号有180度的相移，如下图所示。
2.1 D<0.5(VOUT＜VIN/2)
工作过程如下：
2.2 D>0.5(VIN/2＜VOUT＜VIN)
工作过程如下：
2.3 D=0.5
D=0.5 (50%)时，Q1和Q4在一半周期时间内导通；Q3和Q2在另一半周期时间内导通。这使 VSW保持为VIN/2，按照定义，该电压等于VOUT。电感器两端没有电压，因此纹波电流变为零。
以上就是3-Level Buck在各种场景下工作流程，从中我们可以知道，较传统的2-Level Buck，3-Level Buck降低了所有操作模式下电感器和开关上的电压应力，由于MOS管的栅极信号相位相差180° ，因此VSW节点处的开关频率fSW_3L是类似的2L转换器开关频率fSW_2L的两倍，那么如下几个优势就明显体现出来了：
1、电感器最大电流纹波降低至2-Level Buck的四分之一，同等情况下，输出电压纹波也会更低。
2、更小的电流纹波对应更小的电感值，尺寸也将降低，布局空间更有优势。
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