隨著電子技術的提高，以及電子產品的發(fā)展，一些系統(tǒng)中經常會需要負電壓為其供電。例如，在大功率變頻器，會使用負電壓為IGBT提供關斷負電壓;另外，在系統(tǒng)的運算放大器中，也會使用正負對稱的偏置電壓為其供電。如何產生一個穩(wěn)定可靠的負電壓已成為設計人員面臨的關鍵問題。
負電壓設計根據(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壓方，可以根據(jù)不同用于場合使用合適的方案。
一、工頻變壓器輸出正負電壓
各位看到圖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計時的情景?此經典電路優(yōu)點比較明顯，電路結構簡單、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計。此方案主要是利用變壓器產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。而且在設計上也能做到小型化，輕型化設計。
1、非隔離負壓輸出負電壓
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ZY78xxS-500電源即可實現(xiàn)。
2、隔離電源模塊輸出正負電壓
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計負壓電路，此處我們介紹一下較容易設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的設計結構，可以根據(jù)不同輸出電流選擇合適型號。
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拓撲結構又簡稱為倒相拓撲。圖7是采用MP2359DT設計的-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。
負電壓設計方案多種多樣，哪一個方案適合你的設計，還是需要綜合考慮不同應用、不同技術要求而定。
負電壓產生電路原理圖
我們經常需要在電子電路中使用負電壓。例如，當我們使用運放時，我們經常需要為其創(chuàng)建一個負電壓。這是他的電路從正 5V 電壓到負 5V 電壓的簡單說明。
當我需要使用負電壓時，我通常會選擇使用特定的負電壓產生芯片，例如ICL7600、LT1054等，但這些芯片非常昂貴。哦，我?guī)缀跬耆雎粤? MC34063。使用最多的是這個芯片。我不會詳細介紹數(shù)據(jù)表中有關 34063 負壓產生電路的信息。我們來看看單片電子電路中我們常用的兩種負壓發(fā)生電路。
目前許多單片機中都存在PWM輸出。當我們使用單片機時，PWM常常失效。利用它來幫助制造負壓是一個明智的決定。
產生負電壓的最簡單電路之一是上面所示的電路。他使用的原件最少。這很容易做到;我們需要給他的只是一個大約 1 kHz 的方波。需要注意的是，該電路的發(fā)電負載能力很低，加上負載后的電壓降也相當可觀。
負電壓產生電路分析
電壓是表示單位電荷在靜電場中由于各種電勢而產生的能量差的物理量。有時也稱為電勢差或電勢差。由于電場力，單位正電荷從 A 點移動到 B 點所必須付出的努力決定了其大小，電壓的方向被描述為從高電勢移動到低電勢。
簡單地解釋一下，電壓是相對于某個位置的參考點的電位差。E - E 參數(shù)等于 V。通常，我們使用電源的負極作為參考點。電源電壓為Vcc=E電源正-E電源負。
如果您想產生負電壓，只需讓它具有相對于電源負極較低的電勢即可。為了降低成本，必須使用另一個電源?；舅枷胧菍蓚€電源彼此串聯(lián)。參考電源1的負極與電源2的正極串聯(lián)。負電壓出現(xiàn)在電源 2 的負極端子處。
產生負電壓的電路：通過給電容器充電，相當于創(chuàng)建了一個新的電源。一旦電容器與 GND 串聯(lián)，就可以與電源 2 相媲美。產生負電壓。
1、電容充電：充電電路為VCC-Q2-C1-D2-GND，當PWM為低電平時，Q2導通，Q1截止，VCC通過Q2對C1充電。C1 上右為負，左為正。
2. 電容C1充電完成。
3、電容器C1的高電位極與參考點串聯(lián)。C1作為電源。C1 放電和 C2 續(xù)流產生負電壓。
當 PWM 為低電平時，Q2 關斷，Q1 導通，C1 開始放電。C1-C2-D1是放電回路，在這個操作過程中C2實際上是在充電。充滿電后，C2 底部為正極，頂部為負極。如果VCC電位為5:00伏，則可以輸出-5V電壓。
負電壓電源設計在電子設備中具有廣泛的應用價值。本文將介紹負電壓電源設計的基本原理和方法，并探討其應用方案。
一、負電壓電源設計原理
負電壓電源是一種能夠產生負電壓的電源，其基本原理是通過DC-DC轉換器或者電荷泵等電路將正電壓轉換為負電壓。DC-DC轉換器是通過開關和儲能元件的組合來調節(jié)輸出電壓，而電荷泵則是通過電荷的積累和轉移來實現(xiàn)電壓的變換。
負電壓電源的設計需要考慮到電路的穩(wěn)定性、效率、噪聲等方面。在電路設計中，需要選擇合適的開關和儲能元件，以及合適的控制策略，以保證負電壓電源的穩(wěn)定性和效率。同時，還需要采取措施降低噪聲和干擾，以保證電源的穩(wěn)定性。
二、負電壓電源設計方法
負電壓電源的設計方法包括正負電壓轉換和單極型輸出兩種。正負電壓轉換是將正電壓轉換為負電壓的方法，而單極型輸出則是輸出單一極性的電壓。
正負電壓轉換
正負電壓轉換是通過DC-DC轉換器來實現(xiàn)的。DC-DC轉換器包括開關、儲能元件和控制電路等部分。通過控制開關的開閉和儲能元件的充放電，DC-DC轉換器可以將輸入的正電壓轉換為負電壓。正負電壓轉換的方法具有較高的效率和穩(wěn)定性，但需要設計復雜的電路和控制策略。
單極型輸出
單極型輸出是通過電荷泵來實現(xiàn)的。電荷泵包括多個電容和開關，通過控制開關的開閉和電容的充放電，電荷泵可以將輸入的正電壓轉換為單極性的輸出電壓。單極型輸出的方法具有簡單的電路結構和較低的成本，但效率較低且輸出電壓范圍有限。
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