開關(guān)穩(wěn)壓器利用單個電感器產(chǎn)生正電源和負(fù)電源

Brian Huffman

許多系統(tǒng)需要從 12V 輸入提供 ±5V。模擬或RS-232驅(qū)動器電源是顯而易見的候選電源。此要求通常通過使用帶有多個次級變壓器或多個切換器的切換器來解決。這些解決方案可能很復(fù)雜，需要變壓器設(shè)計或兩個電感器。另一種方法如圖1所示，使用單電感和電荷泵獲得雙路輸出。該解決方案特別值得注意，因為IS使用的是現(xiàn)成的組件。

圖 1 使用 LT1172 來產(chǎn)生正電源和負(fù)電源。LT1172 被配置為一個升壓型轉(zhuǎn)換器以獲得正輸出。為了產(chǎn)生負(fù)輸出，使用電荷泵。當(dāng) D2 正向偏置時，泵電容器 C2 由電感器充電，當(dāng) LT4 的電源開關(guān)將 C1172 的正側(cè)拉至地時，泵電容器 C2 將放電至 C<>。輸出電容在充電周期內(nèi)向負(fù)載提供電流。

圖1.電感和開關(guān)電容器技術(shù)提供雙極性輸出

圖2顯示了穩(wěn)壓器的工作波形。由于 LT1172 具有一個以地為參考的電源開關(guān)，因此當(dāng)該開關(guān)接通時，電感器將施加在其兩端的輸入電壓。跟蹤 A 是 V西 南部引腳電壓和走線B是其電流。電感電流走線C隨著磁場的建立而緩慢上升。電流變化率由施加在電感器上的電壓及其電感決定。在此期間，能量存儲在電感中，沒有功率傳輸?shù)?12V輸出。當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時，能量不再傳遞到電感器，從而導(dǎo)致磁場崩潰。坍塌的磁場會感應(yīng)到電感兩端的電壓變化，導(dǎo)致V電壓西 南部引腳上升，直到輸出二極管D1正向偏置。

圖2.±12V輸出轉(zhuǎn)換器的開關(guān)波形

跡線D是二極管的電流波形。二極管為存儲在電感中的能量提供電流路徑，以便在負(fù)載和輸出電容器之間傳輸。當(dāng)二極管反向偏置時，輸出電容提供負(fù)載電流。LT1172 的誤差放大器將反饋引腳電壓 （（從 13kΩ–1.5kΩ 分壓器）與其內(nèi)部 1.24V 基準(zhǔn)進行比較，并控制占空比。輸出電壓可以通過改變R1–R2分壓比來改變（參見公式1）。V處的RC網(wǎng)絡(luò)C引腳提供環(huán)路補償。

電荷泵用于將+12V輸出反相至–12V輸出。當(dāng) LT1172 的電源開關(guān)關(guān)斷時，C2 正側(cè)上的電壓上升，直到 D1 正向偏置。當(dāng)C2負(fù)側(cè)的電壓上升到足以正向偏置D2時，電感對C2充電。跡線 F 表示 C2 的電流波形，跡線 E 是 D2 的電壓波形，跡線 G 是其電流。C2兩端的電壓等于二極管壓降高于+V外減去肖特基二極管壓降。當(dāng) LT1172 的功率晶體管接通時，C2 的正極被拉至地。在此期間，二極管D3正向偏置（走線H是其電流波形），C4由C2充電。每個輸出端都增加了一個可選的LC濾波器，以衰減輸出電壓紋波。該電路的效率一般超過70%。

二極管結(jié)損耗（D2和D3）無法獲得理想的結(jié)果，但性能相當(dāng)不錯。該電路將轉(zhuǎn)換+V外至 –V外損耗如圖3所示。負(fù)輸出負(fù)載電流不應(yīng)超過正輸出負(fù)載的5倍，否則不平衡將導(dǎo)致–12V瞬態(tài)響應(yīng)受到影響。

圖3.電荷泵轉(zhuǎn)換器的損耗

圖4可用于LCD顯示器對比度控制。它與前面的電路類似，只是所有負(fù)載電流都來自負(fù)輸出。這要求C3很小，以便負(fù)輸出負(fù)載波動快速反映到正輸出。電阻 R3 在 –12V 至 –21V 之間調(diào)節(jié)輸出電壓。

圖4.液晶顯示器對比度控制電源

LT1172 通過集成一種停機功能，為電源停機問題提供了一種優(yōu)雅的解決方案;無需將功率 MOSFET 與輸入電壓串聯(lián)。當(dāng)電壓的V時C引腳被拉到150mV以下，IC關(guān)斷僅拉150μA。這是通過導(dǎo)通Q1來實現(xiàn)的，將電路的靜態(tài)電流從6mA降低到150μA。

審核編輯：郭婷