淺析負電壓電路設(shè)計解決方案

各位工程師在設(shè)計電路時，可能會遇到需要負電壓供電的系統(tǒng)，例如使用負電壓為IGBT提供關(guān)斷負電壓、運放系統(tǒng)中用正負對稱的偏置電壓供電。那么該如何產(chǎn)生一個穩(wěn)定可靠的負電壓呢？本文將為你介紹不同的解決方案。

負電壓設(shè)計根據(jù)不同的負載電流有很多不同方案，以下是給出幾種目前市面比較常見的負電壓方案，可以根據(jù)不同場合使用合適的方案。

一、工頻變壓器輸出正負電壓

圖1 工頻變壓器正負輸出電源

各位工程師看到圖1的電路是否有很強的親切感，是否能想起大學時接觸電子設(shè)計時的情景？此經(jīng)典電路優(yōu)點比較明顯，電路結(jié)構(gòu)簡單、極低干擾噪聲、穩(wěn)定性好；同時此電路也有缺點，輸入交流電范圍窄（一般是220VAC±5%），體積重量大；雖然此電路缺點明顯目前還有一些應用采用此方案設(shè)計。此方案主要是利用變壓器產(chǎn)生負電壓在通過線性穩(wěn)壓器7905進行穩(wěn)壓。

二、電源模塊輸出負電壓

由于電子元件制造工藝技術(shù)越來越好，能量損耗越來越低，這樣一來越來越有利于電源的模塊化發(fā)展。而且在設(shè)計上也能做到小型化，輕型化設(shè)計。

1、非隔離負壓輸出負電壓

圖2 非隔離穩(wěn)壓輸出模塊

圖3 非隔離模塊的正輸出與負輸出接法

如圖3所示，此電源模塊應用與常用的LM7805類似，而且不需要安裝散熱片。如上圖，我們需要正負電壓給運放等供電時，只需要兩個E78xxOS-500電源即可實現(xiàn)。

2、隔離電源模塊輸出正負電壓

圖4 隔離電源模塊正負雙路輸出

圖5 E_URADD-6W電源典型應用

在電力、工業(yè)、通訊等對抗干擾性能要求較高的場合，一般需要對電源進行隔離處理來隔離從總電源端的干擾。此種應用時如果需要用到負電壓，可以直接采用隔離電源模塊直接輸出正負電壓給系統(tǒng)供電。

三、Buck-Boost拓撲設(shè)計輸出負電壓

除了采用隔離模塊方案，我們還可以選擇芯片自己設(shè)計負壓電路，此處我們介紹一下較容易設(shè)計的非隔離負壓輸出Buck-Boost電路。如圖6此電路只需要主控芯片、電感、電容等芯片，目前MPS的DC-DC電源芯片都支持Buck-Boost的設(shè)計結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同輸出電流選擇合適型號。

圖6 Buck-Boost拓撲原理

從圖6的拓撲中可以看出輸入電壓與輸出電壓極性是相反的，因此Buck-Boost拓撲結(jié)構(gòu)又簡稱為倒相拓撲。圖7是采用MP2359DT設(shè)計的-15V電源電路，MP2359DT是采用SOT23-6的封裝，整個電路占用PCB面積較小。

圖7 MP2359負電壓輸出電路

三、總結(jié)

負電壓設(shè)計方案多種多樣，哪一個方案適合你的設(shè)計，還是需要綜合考慮不同應用、不同技術(shù)要求而定。

ZLG致遠電子擁有近二十年的研發(fā)經(jīng)驗，可以提供多種負壓產(chǎn)生方案的選擇。隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個系列，封裝形式多樣，兼容國際標準的SIP、DIP等封裝。同時ZLG致遠電子為保證電源產(chǎn)品性能建設(shè)了行業(yè)內(nèi)一流的測試實驗室，配備最先進、齊全的測試設(shè)備，全系列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測試，靜電抗擾度高達4KV、浪涌抗擾度高達2KV，可應用于絕大部分復雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)場，為用戶提供穩(wěn)定、可靠的電源隔離解決方案。