具可變輸出的正至負轉換器電路設計—電路精選（41）

在鍺 PNP 型三極管 （類(lèi)似于如今價(jià)值連城的老式 “三極管收音機” 中所用的） 大行其道的上世紀 50 年代及 60 年代初，負電壓軌曾一度是司空見(jiàn)慣的東西?，F在，NPN 三極管的使用則更為普遍，因為其工作性能基本上優(yōu)于 PNP 晶體管。對于負電壓軌的需求減少了，從而導致有些電路設計師在面對負電壓軌時(shí)顯得經(jīng)驗貧乏。

現今，負電壓軌的用途主要局限在 –48V “電信” 電源，或作為正電源的配套電源 （用于提供雙路運放電壓軌）。

使問(wèn)題更加復雜的是，新式應用有時(shí)需要一個(gè)可變的負電壓軌。這里提出的設計采用一個(gè) LTC3630 同步降壓型轉換器以把一個(gè) +24V 輸入轉換為一個(gè) 0V 至 –20V 的可變輸出。其適合在 –20V 電壓條件下提供略高于 200mA 的輸出電壓 （即：4W）。

LTC3630 在 “負輸出降壓” 模式中使用，該模式過(guò)去被稱(chēng)為 “降壓-升壓” （在我們的正至正四開(kāi)關(guān)同步降壓升壓型轉換器面市之前）。

實(shí)際上，當以這種方式連接時(shí)其運行于“反激”模式，該模式的特征是被截斷的高 di/dt 輸入和輸出電流波形。在輸入和輸出端均必需布設低 ESR 陶瓷電容器，以使 AC 電流局部地循環(huán)流動(dòng) （由此使它們遠離輸入和輸出配線(xiàn)）。應牢記的另一點(diǎn)是：峰值開(kāi)關(guān)電壓等于 VIN + |VOUT|。而且，電源開(kāi)關(guān)和電感器還需要傳輸輸入和輸出電流波形 （峰值和全部） 之和。

電路解析

圖 1 和圖 2 示出了兩種可行的電壓控制方案。圖 1 中的解決方案采用一個(gè) LT6016 雙路運放。第一個(gè)放大器負責對一個(gè) 0V–5V 控制信號 （可推測來(lái)自一個(gè) LTC2630-H DAC） 進(jìn)行反相和增益放大，以產(chǎn)生一個(gè) 0V 至 –20V 的控制信號。第二個(gè)放大器則用于強制 VOUT 與控制信號相匹配。除了主可變負輸出以外，該設計還需要為運放提供一個(gè)單獨的負電源。

圖 1：具可變輸出的正至負轉換器采用 LTC3630 和兩個(gè)運放

圖 2 示出了一種更簡(jiǎn)單的負 VOUT 控制方法。連接至反饋分壓器頂端的單個(gè) LT6015 運放恰當地上下“拉動(dòng)”VOUT，并不需要額外的電源軌。

編者結語(yǔ)

可變電壓軌是有些不同尋常的要求 （特別是當其為負時(shí)），但它確實(shí)會(huì )不時(shí)地出現。一般來(lái)說(shuō)，它被用于控制諸如超聲波換能器或 RF 放大器等器件的功率級別?？扇菀椎乩脦缀跞魏伍_(kāi)關(guān)電源 （反相或同相、降壓或升壓） 來(lái)實(shí)現一個(gè)可變電壓軌。要點(diǎn)就在于應使用一個(gè) DAC 和固定電阻器。把一個(gè)數字電位器用作可變反饋電阻器具有令人遺憾的不良影響，即導致反饋環(huán)路增益發(fā)生變化 （這取決于 VOUT 設置）。采用一個(gè) DAC 可避開(kāi)該問(wèn)題。