基于降壓（Buck，降壓型）轉換器原理的開關電源（SMPS）在各類電子設備中被廣泛使用。這類轉換器不需要變壓器，只需一個簡單電感即可高效地將高電壓轉換為低電壓。

這類轉換器應用廣泛且電路結構簡單，典型應用場景為輸入電壓最高 60 V、輸出電壓最高 12 V。

但當輸入電壓或目標輸出電壓更高時，適用的轉換器集成電路往往非常有限。

當然，開關穩壓器也可以在更高電壓下實現電壓轉換，只是這類方案通常采用基于變壓器的拓撲，如反激式（flyback）或正激式（forward），需要體積大、成本高的變壓器。

圖 1 中的兩個開關管 S1 和 S2 主要決定了轉換器可支持的最大輸入電壓范圍。同時，電壓轉換器芯片內部的驅動器也必須能夠產生 S1 所需的高柵極驅動電壓 —— 該電壓等于最大輸入電壓 + MOSFET 閾值電壓。因此，除了 MOSFET，電壓轉換芯片也必須按此電壓等級進行選型。

1. 無變壓器降壓型開關穩壓器的拓撲結構。

圖 2 所示為 LTC7897 控制器芯片，該器件專為最高 135 V 工作電壓設計（絕對最大額定值 140 V）。使用該芯片時，輸出電壓也可以很高，最高可達 135 V，只要低于輸入電壓即可。

2. LTC7897 降壓控制器（簡化電路），允許最高 135 V 工作電壓。

利用這款高壓降壓控制器，可以實現 100 V 轉 12 V 的電壓轉換。由于設計采用分立開關管，可選用支持大電流的 MOSFET。例如，圖 2 電路可在 12 V 輸出下提供 20 A 負載電流。

反相降壓 - 降壓拓撲（Inverting Buck?Buck）

除了圖 2 這種高壓轉低壓的電壓轉換場景，還有一種常見需求：系統中只有高正電壓，但需要生成負電壓。一種可行的拓撲就是反相結構的降壓 - 降壓控制器。該電路同樣不需要變壓器，只需一個簡單電感，就能從正輸入電壓生成負輸出電壓。

反相降壓 - 升壓拓撲要求電壓轉換器具備特殊的高壓耐受能力，因為穩壓器必須至少能承受 輸入電壓 + 負輸出電壓的絕對值。例如：輸入 48 V、需要輸出 –65 V 時，開關電源轉換器的電壓額定值至少要達到 113 V。因此，高耐壓開關電源特別適合用于生成高負壓。

圖 3 展示了采用 LTC7897 構成的反相拓撲，可將 48 V 輸入轉換為 –65 V 輸出。

3. 對高壓耐受能力要求極高的反相拓撲（簡化電路）。

結論

在高壓條件下運行開關電源（SMPS），并非必須選用基于變壓器的拓撲。

借助合適的功率轉換芯片（如 LTC7897），許多應用可以不使用復雜且昂貴的變壓器即可實現。