負電壓電源典型電路設計與研究 —電路圖天天讀（212）

　　板子制作完成并焊接好就要開始調試，再測試各種電壓的時候發現一路-3.3V電壓不準，輸出的只有-2.78V左右。排除虛焊、調壓電阻等等問題，對照發現兩塊板子此處焊接的電源模塊有細微差別，老板子使用的型號是PTN78000AAH(＄11.8400)，而新板子上焊接的是PTN78000WAH(＄11.8400)，由此引開了對這塊電路的思考。

　　電路圖介紹

　　圖1是實際設計的電路原理圖，其經過了過往產品應用驗證，所以原理設計不會存在什么問題。

　　圖1：-3.3V電壓產生電路

　　兩種TI模塊的比較

　　圖1所示，筆者實際用到的是PTN78000AAH，而實際焊接上去的是PTN78000WAH，這個兩個模塊封裝一樣，引腳定義1腳和5 腳顛倒其他引腳大致一樣（3腳定義在筆者的應用中可以忽略）。其實看手冊，TI明確定義AAH是產生負電壓，而WAH是用來產生正電壓的，由于采購時的疏忽誤把WAH當AAH買回來了，筆者焊接的時候也沒有仔細檢查，所以在毫無知情的情況下就直接給板子上電測試了，事后回想還是驚出一身冷汗。圖2是 PTN78000AAH和PTN78000WAH的典型應用電路連接圖。

　　圖2：PTN78000AAH和WAH的典型應用

　　根據PTN78000WAH手冊給出的信息，調整反饋電阻也能正常輸出-3.3V電壓，而且給后面的負載（ADC的driver）使用時并沒有發生什么異常情況。筆者對模擬電路不甚熟悉，DCDC模塊的工作原理也不太了解，所以針對上述問題咨詢了TI和Linear的技術支持。

　　技術咨詢結果

　　我們先來看TI給出的答復，由于是通過郵件咨詢，TI的support答復非常及時也比較給力。歸納起來，TI技術支持的觀點是 PTN78000WAH不適宜提高負電壓，因為該模塊如果按照圖1所示電路焊接的話，后面負載會有短路的風險如圖3所示。而我的理解是負載的供電應該是不會與GND短接，而是PNT78000WAH模塊本身的Vo輸出接地是否有風險的問題。

　　圖3：TI技術支持關于PTN78000WAH反接風險答復

　　另外，TI技術支持同時也給出了如果確實需要用PTN78000WAH（這里就事論事，實際當然不能這樣應用）產生負電壓的話，其電路設計應該修改如圖4所示。

　　圖4：PTN78000WAH輸出負電壓較安全的修改電路

　　我的疑問是我已經按圖1使用了PTN78000WAH，也就是圖3揭示的風險已經發生，似乎器件仍然能正常工作嘛！下面我們來看Linear工程師的回答，我是在EDNChina的Linear論壇提交了此問題。論壇工程師的答復歸納是某些DCDC模塊確實可以直接正反接來分別獲得正負電壓的輸出，并推薦了Linear的一款產品- LTM8023(＄9.3500)，在此器件手冊里分別有輸出正負電壓的典型應用，如圖5所示。

　　圖5：Linear的DCDC模塊LTM8023分別產生正負電壓的典型電路

　　圖5-b和圖4有些類似，注意輸入濾波電容跨接在VIN和負電壓之間，輸出濾波電容跨接在VOUT和負電壓之間。而如果直接將PTN78000WAH焊接在如圖1所示的電路上，那么輸入濾波電容就跨接在VIN和GND之間了，這是直接用WAH替換AAH的風險所在。最后，Linear網站工程師提出并不是任何輸出正電壓的模塊都可以如圖那樣得到負電壓。理解這個電路的關鍵是對于DCDC而言，只有壓差，即電勢，但是沒有絕對的電位。只要有了壓差，電路就能正常工作。這段話需要仔細琢磨，找時間好好消化下DCDC轉換原理。

　　編輯點評：本文介紹的負電壓電源電子設備廣泛應用于工業控制、通訊設備、電力設備、儀器儀表、半導體制冷制熱等多個領域。隨著I T產業、IC產業、PC機飛速發展將帶動電源行業的騰飛，外資企業與合資企業逐漸增多，促使競爭加劇，同時也是對本土企業的機會與挑戰。

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