雙輸出電壓轉換器低成本解決方案

無(wú)論何種應用,工程師都會(huì )面對要用負電壓對特定功能的電路進(jìn)行偏置的問(wèn)題,這種需要常見(jiàn)于單電源供電系統中要高性能地析取或強加一個(gè)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(lái)解決這一問(wèn)題。但是,當采用單個(gè)電池供電時(shí),情況就較為復雜。在這種情況下,采用簡(jiǎn)單的直流/直流轉換器即可滿(mǎn)足這種需要,而無(wú)須增大PCB占位面積或增加成本?；倦娐氛f(shuō)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(lái)供電給白色LED。該轉換器用于我們實(shí)驗室中對專(zhuān)用模擬芯片進(jìn)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(gè)雙電源電壓。另一方面,還需要一個(gè)+10V電壓用于對額外的電流源進(jìn)行適當的偏置,以產(chǎn)生線(xiàn)性電壓斜率。因為板上沒(méi)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(wǎng)絡(luò )所提供的反饋來(lái)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(lèi)器件亦可,因為我們只需滿(mǎn)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(lèi)似電荷泵的技術(shù)產(chǎn)生,使用一個(gè)100nF 陶瓷電容由開(kāi)關(guān)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(jiǎn)潔且占位面積有限。當然,必須使用一個(gè)額外的2.2μF儲能電容(最好是陶瓷電容)來(lái)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(zhù)負載而變化,但這并不是主要問(wèn)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(chǎn)生的問(wèn)題。另一方面,本應用所吸收的電流幾乎恒定,形成一個(gè)輸出幾乎恒定的負電壓。

　　---輸出電壓紋波主要來(lái)自由開(kāi)關(guān)引起的快速瞬變所產(chǎn)生的噪聲： 參見(jiàn)圖2中的波形。盡管這種噪聲是有害的(參見(jiàn)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(jiàn)圖3),可以顯著(zhù)減小噪聲,如圖4所示。當然,PCB必須經(jīng)過(guò)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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