微型電荷泵為負(fù)基準(zhǔn)電壓提供高度可靠的低成本解決方案

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

在電信應(yīng)用中，特別是整流器應(yīng)用（或前端電源），初級(jí)側(cè)控制電路（運(yùn)算放大器）需要一個(gè)負(fù)基準(zhǔn)電壓，以提高共模抗擾度。該值約為2V至3V，無(wú)需穩(wěn)壓。負(fù)電壓的功耗可以忽略不計(jì)。實(shí)現(xiàn)這種負(fù)基準(zhǔn)電壓的一種簡(jiǎn)單方法是使用三二極管壓降（見(jiàn)圖1）。

圖1.產(chǎn)生負(fù)基準(zhǔn)電壓的典型分立方法

乍一看，這個(gè)電路似乎是一種簡(jiǎn)單而便宜的解決方案。然而，在實(shí)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?yàn)檫@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(jì)。（2）由于大紋波電流通過(guò)D2、D3和D4，三個(gè)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(lái)濾除紋波電壓。為了獲得更平滑的負(fù)基準(zhǔn)電壓（小于300mV紋波），需要另一個(gè)濾波器（R1和C4）。（3） 特別是當(dāng)冷卻風(fēng)扇從初級(jí)側(cè)供電時(shí)，三個(gè)二極管中的額外功耗會(huì)導(dǎo)致這些二極管在高環(huán)境溫度下出現(xiàn)熱問(wèn)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(jiǎn)單且節(jié)省空間的解決方案來(lái)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(chǎn)品MAX828/MAX829的簡(jiǎn)單方案。MAX828設(shè)計(jì)用于0°C至+75°C，MAX829設(shè)計(jì)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(jí)偏置電壓超過(guò)5.5V。C3是濾波電容。如果初級(jí)側(cè)偏置電壓小于5.5V，則可以省略這些元件。這種實(shí)現(xiàn)負(fù)基準(zhǔn)電壓的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）節(jié)省空間。由于-Ref僅提供幾個(gè)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?yàn)樨?fù)基準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)中，二極管壓降是溫度和負(fù)載電流的函數(shù)。

舉個(gè)例子：對(duì)于+5V初級(jí)偏置的-2V/12mA負(fù)基準(zhǔn)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(jù)手冊(cè)所述）。

審核編輯：郭婷