具可變輸出的正至負(fù)轉(zhuǎn)換器采用LTC3630和LT6015/LT6016

作者：Philip Lane and Gabino Alonso

在 1950 年代和 60 年代初，負(fù)電壓軌很普遍，當(dāng)時(shí)鍺 PNP 晶體管很普遍——就像舊的“晶體管收音機(jī)”中使用的那些，現(xiàn)在在 Ebay 上價(jià)值連城。如今，NPN晶體管更加普遍，因?yàn)樗鼈兓旧媳萈NP工作得更好。對(duì)負(fù)電壓軌的需求已經(jīng)很少，這使得一些面對(duì)負(fù)電壓軌的經(jīng)驗(yàn)很少的電路設(shè)計(jì)人員。

負(fù)電源軌的現(xiàn)代使用主要限于–48V“電信”電源，或作為正電源的配套電源，如雙通道運(yùn)算放大器電源軌。

更復(fù)雜的是，現(xiàn)代應(yīng)用有時(shí)需要一個(gè)可變的負(fù)電源軌。本文介紹的設(shè)計(jì)采用LTC3630同步降壓型轉(zhuǎn)換器將+24V輸入轉(zhuǎn)換為0至–20V可變輸出。在–20V（即4W）下，它適用于略高于200mA的輸出電流。

請(qǐng)參考隨附的LTspice原理圖。LTC3630 用于“反相降壓”模式，在過(guò)去稱(chēng)為“降壓-升壓”（在我們的正至正 4 開(kāi)關(guān)同步降壓升壓型轉(zhuǎn)換器問(wèn)世之前）。

實(shí)際上，以這種方式連接起來(lái)，它以“反激”模式運(yùn)行，其特點(diǎn)是斬波，高di/dt輸入和輸出電流波形。輸入和輸出端都需要低ESR陶瓷電容，以在本地循環(huán)交流電流（從而使交流電流遠(yuǎn)離輸入和輸出接線(xiàn)）。要記住的另一件事是峰值開(kāi)關(guān)電壓等于V在+ |V外|.此外，電源開(kāi)關(guān)和電感器需要承載輸入和輸出電流波形、峰值和所有電流的總和。

圖1和圖2顯示了兩種可能的電壓控制方案。圖1中的解決方案采用LT6016雙通道運(yùn)放。第一個(gè)放大器反相并增益一個(gè) 0V 至 5V 控制信號(hào) （可能來(lái)自 LTC2630-H DAC），以產(chǎn)生一個(gè) 0V 至 –20V 控制信號(hào)。第二個(gè)放大器用于強(qiáng)制V外以匹配控制信號(hào)。這種設(shè)計(jì)要求運(yùn)算放大器使用單獨(dú)的負(fù)電源（超出主可變負(fù)輸出）。

圖1.具有可變輸出的正至負(fù)轉(zhuǎn)換器，采用 LTC3630 和兩個(gè)運(yùn)放

圖2顯示了控制負(fù)V的更簡(jiǎn)單方法外.連接到反饋分壓器頂端的單個(gè) LT6015 運(yùn)放僅“拉動(dòng)”V外向上和向下 — 無(wú)需額外的電源軌。

圖2.具有可變輸出的正至負(fù)轉(zhuǎn)換器，采用 LTC3630 和一個(gè)單運(yùn)放

可變電壓軌有點(diǎn)不尋常的要求，尤其是當(dāng)它是負(fù)數(shù)時(shí)，但它確實(shí)不時(shí)出現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，它用于控制超聲換能器或射頻放大器等物體的功率電平。大多數(shù)開(kāi)關(guān)電源（反相與否）、降壓或升壓均可輕松實(shí)現(xiàn)可變電源軌。重點(diǎn)是使用帶有固定電阻的DAC。使用數(shù)字電位計(jì)作為可變反饋電阻會(huì)產(chǎn)生改變反饋環(huán)路增益的不幸影響，具體取決于 V外設(shè)置。使用 DAC 可避免此問(wèn)題。

審核編輯：郭婷