周末隨想： 如何實(shí)現(xiàn)-12V輸入到+5V輸出?

這樣的一個(gè)應(yīng)用：-12V的輸入，+5V的非隔離輸出， 也就是負(fù)電壓輸入、正電壓輸出，應(yīng)該采用什么結(jié)構(gòu)的變換器？

反激變換器可以實(shí)現(xiàn)上述的電壓變換，但要用到變壓器，如果不用變壓器，那么是否有其它的更簡(jiǎn)單的方法？

電源控制IC內(nèi)部所有的電路都是以IC的地管腳為基準(zhǔn)，如果將輸入電壓的負(fù)端,連接到IC控制器的地管腳，那么對(duì)于變換器而言，輸入電壓相當(dāng)于正電壓，如圖1所示。

圖1：負(fù)輸入端連接到IC地

輸入電壓為-12V，變換器的輸入電壓相當(dāng)于+12V；輸出+5V相當(dāng)于+17V，因此，這個(gè)應(yīng)用相當(dāng)于將+12V電壓升到+17V，可以使用BOOST變換器，VCC相對(duì)于IC的地管腳（-12V）也是正電壓，可以正常供電，如圖2所示。

圖2：BOOST變換器

輸出若采用二個(gè)電容串聯(lián)，中間點(diǎn)連接到輸入地，相對(duì)于輸入地，就可以取出+5V電壓。由電路的連接關(guān)系，串聯(lián)端下邊電容和輸入電容并聯(lián),可以省去。

圖3：+5V輸出電壓

若IC的FB管腳內(nèi)部參考電壓為2.5V，反饋調(diào)節(jié)要求R2的電壓（FB管腳對(duì)IC的地管腳的電壓）保證恒定的2.5V，同時(shí)流過R1、R2的電流相同(忽略流入FB管腳的電流)，從而保證系統(tǒng)的調(diào)節(jié)維持輸出電壓的恒定。

IC的地管腳電壓為-12V，VR2=2.5V，則FB管腳的電壓為-9.5V；輸出電壓為+5V，輸出對(duì)IC的地管腳電壓為+17V，VR1=14.5V。

輸入電壓有一定的波動(dòng)范圍，如果輸入電壓變?yōu)?15V，VR2=2.5V恒定，VR1仍然為14.5V，F(xiàn)B管腳的電壓為-12.5V，輸出端對(duì)IC的地管腳的電壓仍然為+17V，輸出端對(duì)系統(tǒng)輸入地的電壓為：17-15V=+2V，而不是+5V。因此，輸入的負(fù)電壓發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓也會(huì)發(fā)生改變，直接用這樣的反饋不滿足要求。

圖4：反饋控制

為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)輸入負(fù)電壓發(fā)生變化時(shí)，IC的反饋調(diào)節(jié)維持輸出電壓的穩(wěn)定，必須要將R1、R2隔離，同時(shí)還要滿足前面的二個(gè)條件。

圖5：R1/R2隔離

三極管的集電極電流和發(fā)射極電流大約相等，相互隔離，同時(shí)受基極電流控制，可以實(shí)現(xiàn)上述功能。

由圖中R1/R2的電流方向，如果NPN管，R1接集電極，R2接發(fā)射極，基極能連接的點(diǎn)有輸入地、輸入負(fù)電壓端和輸出端。

基極連接到輸入負(fù)電壓端，NPN管無法工作；基極連接到輸出端，輸出端和FB管腳的壓降保持恒定的0.6V，不滿足調(diào)節(jié)要求；基極連接到輸入地，F(xiàn)B管腳將被箝位在-0.6V，也不滿足調(diào)節(jié)。

圖6：NPN管隔離R1/R2隔離

改用PNP管，如圖7所示，R1接發(fā)射極，R2接集電極，用上面分析方法，基極連接到輸出端或輸入負(fù)電壓端，都不滿足要求。基極連接到輸入地，可以滿足系統(tǒng)調(diào)節(jié)的要求。

圖7：PNP管隔離R1/R2隔離

電阻R2的電流為：

 iR2=VFB/R2

 iR2==iR1

 iR1=(Vo-0.6V )/R1

其中，三極管VBE=0.6V，VFB=2.5V。選取合適R2，由上式，就可以計(jì)算R1的值。為了系統(tǒng)穩(wěn)定，可以在輸出端到輸入地之加一個(gè)阻值較大的電阻作為假負(fù)載。

MOSFET導(dǎo)通：

MOSFET關(guān)斷：

由電感的伏秒值平衡: 

當(dāng)輸入負(fù)電壓或輸出負(fù)載的變化導(dǎo)致輸出電壓發(fā)生改變時(shí)，例如，若輸出降低，R2、R1的電流降低，VFB電壓降低，內(nèi)部COMP腳電壓上升，占空比增加，從而提高輸出電壓。

同樣的類似的應(yīng)用，如-48V的輸入，+5V的非隔離輸出，也可以用本文的方法實(shí)現(xiàn)。