產(chǎn)生雙極性輸出的無變壓器DC/DC變換器

核心器件: LT1946A

要從單個正極性輸入產(chǎn)生雙極性(正和負(fù))輸出的常見方法是采用變壓器。雖然這種設(shè)計比較簡單，但變壓器本身會帶來體積問題。把一個變壓器裝入一臺要求減小電路占用面積和高度的設(shè)備中，這是具有挑戰(zhàn)性的。圖 1 所示電路可以從由3V ~10V 輸入產(chǎn)生 ±5V 輸出，適用于沒有地方安裝變壓器的設(shè)備。該電路所用的一種結(jié)構(gòu)，能在 DC/DC 變換器處于關(guān)機(jī)模式時切斷兩個輸出，這樣就使處于關(guān)機(jī)(待機(jī))模式時的靜態(tài)電流很小。此外，無論輸入電壓高于或低于 5V，該電路都能提供經(jīng)穩(wěn)壓的正5V和負(fù) 5V。因此，該電路可以由多種輸入電源供電，如一塊 3 V~4.2 V 鋰離子電池，或一個 3.3 V~10V 墻上電源適配器。如果對電路稍作修改，你還可以將輸入電壓范圍擴(kuò)大到 2.5 V~ 16V，將輸出范圍擴(kuò)大到 3 V～12V。

圖1，一個簡單電路就能在無需變壓器的情況下由單個正輸入電壓產(chǎn)生 +/-5V 輸出電壓。

該 DC/DC 變換器使用 2.7MHz 的開關(guān)頻率，因而可以使用小而低矮的外部元件(輸入/輸出電容器和電感器)。使用三只小電感器來代替體積大的變壓器，不僅能減小變換器的尺寸和高度，而且還能將功耗平均

分配到整個電路板上，從而消除集中的熱點(diǎn)。該電路的電流輸出能力隨輸入電壓的增加而增大(輸入電壓越高，輸入電流就越小)。圖 2 示出了最大輸出電流與輸入電壓關(guān)系。“雙輸出”曲線表示±5V兩個輸出端被用同一電流加載時的最大允許輸出電流。“單輸出”曲線表示每個輸出端被單獨(dú)加載時的最大允許輸出電流。當(dāng)一個輸出端的電流下降時，另一個輸出端的電流輸出能力增加，但不會超過該 DC/DC 變換器的輸出電流額定值。

圖2，本圖示出了雙輸出和單輸出的最大輸出電流與輸入電壓關(guān)系曲線。

負(fù)載交叉穩(wěn)壓是這類電路的另一個重要的設(shè)計考慮因素。由于-5V 輸出并不控制 DC/DC 變換器的 PWM 反饋，所以 ，-5V 輸出電壓就會隨輸出電流的變化而改變。只要在每個輸出端加一個 10mA~20mA 的預(yù)加負(fù)載，你就可以大大提高負(fù)載交叉穩(wěn)壓性能。預(yù)加負(fù)載可以保證 DC/DC 變換器工作在連續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)，此時電感器電流很穩(wěn)定，足以提供恒定的電流。圖 3 示出了正輸出端(圖3a)和負(fù)輸出端(圖3b)處于不同負(fù)載條件下的 -5V 輸出電壓穩(wěn)壓情況。在這種情況下，為提高負(fù)載交叉穩(wěn)壓性能，兩個輸出端均可連接到一個 20mA 的預(yù)加負(fù)載上。

圖3，這些曲線示出了 -5V 電源隨5V 輸出變化的穩(wěn)壓情況(a)和-5V電源隨-5V 輸出變化的穩(wěn)壓情況(b)。