如果电路板需要处理负电平或者零点附近的信号,通常需要给电路板上提供一个负压电源,负压电源大部分时候主要供运算放大器使用。处理零点附近的信号,使用负压电源,能够得到更加好的特性表现。(轨对轨运放的特点是,输出电压几乎等于VCC的值,实际上像LM358这样的普通运放在零点处的表现还算不错。)
有很多种方法可以提供负压电源,很常用的方法是使用DC-DC模块,比如兵装、金升阳等等,他们提供了多种正负电压输出的产品型号,而且通常是前后级隔离的;还有是使用带正负电压输出的开关电源,它们的价格也并不贵,正负电压输出的类型也非常多;另外,使用NE555等PWM输出芯片配合LC滤波器,也能够得到相当不错的效果,与此类似的还有LT1615(ZXLD1615),虽然是升压(boost)转换器芯片,但是技术手册中也提供了负压电源的应用电路;除此之外,半导体厂商通常还提供反向(inverter)转换器芯片,比如TI公司的TPS65130、Maxim公司的MAX743等等。
设计负压电源的时候,通常要考虑以下几点:第一,是否有隔离需求;第二,负压输出电平高低,比如需要-5V还是-12V;第三,带载能力大小,是几个mA就可以,还是需要几百个mA;第四,纹波和噪声大小;第五,转换效率,如果对功耗敏感,那转换效率就不能太低。
TI公司生产的LM2611,是一款Cuk斩波变换器芯片,它的输入电压范围为2.7V~14V,输出电压范围为-(36-VinMAX),输出-5V时的带载能力为300mA,5pin的SOT-23封装,需要的外围器件很简单,1.4MHz的开关频率使得纹波系数非常小(Cuk转换器本身的纹波特性就非常好),0.5欧姆的开关导通电阻使得效率很高。
应用电路图如下:
L1和L3为小电流功率绕线电感,SUMIDA公司生产的CR32系列,尺寸为4.1mm*3.8mm*3mm,15uH的额定电流为635mA,47uH的额定电流为330mA。SUMIDA公司的CR系列电感在国内市场并不常见,可以用其他相同参数的电感替代。
C26和C28为1206封装的22uF陶瓷电容,Cuk变换器要求输入输出电容器能够handle掉RMS电流,因此电容器的ESR必须非常小,钽电容的ESR要比陶瓷电容大很多,可能会导致LM2611的运行不稳定,因此陶瓷电容是首选。10uF以上陶瓷电容的小封装很少见,所以选择1206封装比0805/0603会更合适。
C27为0805封装的1uF陶瓷电容。C30为0805封装的100nF陶瓷电容,靠近Vin引脚做旁路电容,用来滤除电源输入引脚的高频噪声。D3为MOTOROLA公司生产的MBR0520,可以使用其他相同参数的肖特基二极管替代。
设计资源 培训 开发板 精华推荐
- LT1072CT 5 至 12V 升压转换器的典型应用
- 使用 Infineon Technologies AG 的 TDA 16846-2G 的参考设计
- AL5809QEV1,高侧电流 LED 配置评估板中的电流 LED 串程序
- FAN5026双DDR/双输出PWM控制器典型应用电路
- KITLIGHTEVB: 用于KIT12XS6EVM照明的搭载板
- LTC3400BES6 单节锂电池至 5V、250mA 同步升压转换器的典型应用电路
- LT1952EGN-1 36V 至 72V 输入至 5V/20A 同步正向转换器的典型应用电路
- LT1021BCN8-7 2 极低通滤波电压基准的典型应用
- 具有 2.5V LDO 输出的 LTC3633AIFE 3.3V/1.8V 降压稳压器的典型应用电路
- 使用 ON Semiconductor 的 KA7812E 的参考设计