【導讀】各位工程師在設(shè)計電路時，可能會遇到需要負電壓供電的系統(tǒng)，例如使用負電壓為IGBT提供關(guān)斷負電壓、運放系統(tǒng)中用正負對稱的偏置電壓供電。那么該如何產(chǎn)生一個穩(wěn)定可靠的負電壓呢？本文將為你介紹不同的解決方案。
負電壓設(shè)計根據(jù)不同的負載電流有很多不同方案，以下是給出幾種目前市面比較常見的負電壓方案，可以根據(jù)不同場合使用合適的方案。
一、工頻變壓器輸出正負電壓
圖1 工頻變壓器正負輸出電源
各位工程師看到圖1的電路是否有很強的親切感，是否能想起大學時接觸電子設(shè)計時的情景？此經(jīng)典電路優(yōu)點比較明顯，電路結(jié)構(gòu)簡單、極低干擾噪聲、穩(wěn)定性好；同時此電路也有缺點，輸入交流電范圍窄（一般是220VAC±5%），體積重量大；雖然此電路缺點明顯目前還有一些應用采用此方案設(shè)計。此方案主要是利用變壓器產(chǎn)生負電壓在通過線性穩(wěn)壓器7905進行穩(wěn)壓。
二、電源模塊輸出負電壓
由于電子元件制造工藝技術(shù)越來越好，能量損耗越來越低，這樣一來越來越有利于電源的模塊化發(fā)展。而且在設(shè)計上也能做到小型化，輕型化設(shè)計。
1、非隔離負壓輸出負電壓
圖2 非隔離穩(wěn)壓輸出模塊
圖3 非隔離模塊的正輸出與負輸出接法
如圖3所示，此電源模塊應用與常用的LM7805類似，而且不需要安裝散熱片。如上圖，我們需要正負電壓給運放等供電時，只需要兩個E78xxOS-500電源即可實現(xiàn)。
2、隔離電源模塊輸出正負電壓
圖4 隔離電源模塊正負雙路輸出
圖5 E_URADD-6W電源典型應用
在電力、工業(yè)、通訊等對抗干擾性能要求較高的場合，一般需要對電源進行隔離處理來隔離從總電源端的干擾。此種應用時如果需要用到負電壓，可以直接采用隔離電源模塊直接輸出正負電壓給系統(tǒng)供電。
三、Buck-Boost拓撲設(shè)計輸出負電壓
除了采用隔離模塊方案，我們還可以選擇芯片自己設(shè)計負壓電路，此處我們介紹一下較容易設(shè)計的非隔離負壓輸出Buck-Boost電路。如圖6此電路只需要主控芯片、電感、電容等芯片，目前MPS的DC-DC電源芯片都支持Buck-Boost的設(shè)計結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同輸出電流選擇合適型號。
圖6 Buck-Boost拓撲原理
從圖6的拓撲中可以看出輸入電壓與輸出電壓極性是相反的，因此Buck-Boost拓撲結(jié)構(gòu)又簡稱為倒相拓撲。圖7是采用MP2359DT設(shè)計的-15V電源電路，MP2359DT是采用SOT23-6的封裝，整個電路占用PCB面積較小。
圖7 MP2359負電壓輸出電路
四、總結(jié)
負電壓設(shè)計方案多種多樣，哪一個方案適合你的設(shè)計，還是需要綜合考慮不同應用、不同技術(shù)要求而定。
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