雙輸出電壓轉換器低成本解決方案

無論何種應用,工程師都會面對要用負電壓對特定功能的電路進行偏置的問題,這種需要常見于單電源供電系統中要高性能地析取或強加一個模擬信號。當然,用交流電源供電的任何系統都可以用交流/直流轉換器的附加繞組來解決這一問題。但是,當采用單個電池供電時,情況就較為復雜。在這種情況下,采用簡單的直流/直流轉換器即可滿足這種需要,而無須增大PCB占位面積或增加成本?；倦娐氛f明

　　--- 雙電壓轉換器基于NCP5006芯片,該芯片的高電壓輸出能力,原先被用來供電給白色LED。該轉換器用于我們實驗室中對專用模擬芯片進行性能鑒定的高精度ADC系統,為了使運算放大器獲得最佳性能,需要采用一個雙電源電壓。另一方面,還需要一個+10V電壓用于對額外的電流源進行適當的偏置,以產生線性電壓斜率。因為板上沒有這幾種電壓(由3.6V鋰離子電池供電),因此采用標準元件設計出如圖1原理圖所示的電路。

　　---一般而言,轉換器可以將輸入電壓提升至20V,并且能夠向負載提供高至600mW的功率。輸出電壓由連接于Vout和地之間的R1/R2網絡所提供的反饋來穩定。芯片設計中包含200mV 反饋檢測,從而減小了總的損耗。

　　---+10V輸出電壓由二極管D2整流,最好選用肖特基器件,但是硅類器件亦可,因為我們只需滿足低輸出電流要求,儲能電容為2.2μF(最好是陶瓷電容)。輸出電容取決于輸出負載電流,如果負載電流較大且要求較小紋波,則可以增大此電容。該電路設計為向+Vout提供5mA電流。-10V由類似電荷泵的技術產生,使用一個100nF 陶瓷電容由開關電壓向負載提供能量。采用微型SOT563封裝的雙二極管,可使PCB布局簡潔且占位面積有限。當然,必須使用一個額外的2.2μF儲能電容(最好是陶瓷電容)來適當濾除負極輸出上的噪聲。負極輸出能夠向負載提供-5mA電流,但是如果相應調整C2和C3的大小,則可以支持更大的負載。

　　---盡管負極輸出電壓隨著負載而變化,但這并不是主要問題,因為本應用中采用了高端運算放大器,有利于提高電源抑制比(PSRR),避免了任何因負極電壓變化而產生的問題。另一方面,本應用所吸收的電流幾乎恒定,形成一個輸出幾乎恒定的負電壓。

　　---輸出電壓紋波主要來自由開關引起的快速瞬變所產生的噪聲： 參見圖2中的波形。盡管這種噪聲是有害的(參見安森美半導體應用注釋AND8172D),但可以采用額外的LC濾波器串連輸出電壓,以降低噪聲。

　　---微型的高磁導率電感配合現有的電容使用(參見圖3),可以顯著減小噪聲,如圖4所示。當然,PCB必須經過仔細設計,以減小采集噪聲,并且根據不同的敏感度水平,可能強制使用多層板將噪聲減至最小。

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