微型電荷泵為負基準電壓提供高度可靠的低成本解決方案

本應用筆記介紹了一種簡單且節(jié)省空間的方法，用于為前端電源提供負基準電壓。MAX828/MAX829電荷泵提供負基準電壓，降低功耗，提高偏置電源可靠性。

在電信應用中，特別是整流器應用（或前端電源），初級側控制電路（運算放大器）需要一個負基準電壓，以提高共模抗擾度。該值約為2V至3V，無需穩(wěn)壓。負電壓的功耗可以忽略不計。實現(xiàn)這種負基準電壓的一種簡單方法是使用三二極管壓降（見圖1）。

圖1.產生負基準電壓的典型分立方法

乍一看，這個電路似乎是一種簡單而便宜的解決方案。然而，在實踐中，由于以下原因，它并不便宜：（1）二極管D2至D4必須具有與D1相同的額定電流。這是因為這些二極管承載的電流與D1相同，即使-Ref提供的電流可以忽略不計。（2）由于大紋波電流通過D2、D3和D4，三個二極管兩端的電壓不是恒定的;因此，需要較大的電容值（C3，約47μF）來濾除紋波電壓。為了獲得更平滑的負基準電壓（小于300mV紋波），需要另一個濾波器（R1和C4）。（3） 特別是當冷卻風扇從初級側供電時，三個二極管中的額外功耗會導致這些二極管在高環(huán)境溫度下出現(xiàn)熱問題。此外，這些組件占用更多空間并增加制造成本。因此，需要一種簡單且節(jié)省空間的解決方案來降低功耗，從而提高偏置電源的可靠性。

圖2所示為采用Maxim節(jié)省空間的高效電荷泵產品MAX828/MAX829的簡單方案。MAX828設計用于0°C至+75°C，MAX829設計用于-40°C至+85°C。

圖2.-采用MAX828/MAX829電荷泵IC的參考電路。

注意，R1和R2是電阻分壓器，以防初級偏置電壓超過5.5V。C3是濾波電容。如果初級側偏置電壓小于5.5V，則可以省略這些元件。這種實現(xiàn)負基準電壓的優(yōu)點如下：（1）節(jié)省空間。由于-Ref僅提供幾個微小的充足電流，因此電容器C3、C4和C5的尺寸可以是0603，電阻R1和R2的尺寸可以是0804。MAX828/MAX829采用微型SOT23-5封裝。（2）可靠性高。這是因為負基準電壓源電路中的功耗非常小。（3） -參考不再依賴于溫度。在以前的實現(xiàn)中，二極管壓降是溫度和負載電流的函數(shù)。

舉個例子：對于+5V初級偏置的-2V/12mA負基準電壓，R1 = 1kΩ，R2 = 910Ω，C3 = C4 = C5 = 0.022μF/16V （0603）。在2mA輸出電流下，效率約為90% （數(shù)據手冊所述）。

審核編輯：郭婷