【E課堂】電子基礎(chǔ)-什么是負(fù)電壓及如何產(chǎn)生

　　本文主要介紹了什么是負(fù)電壓及如何產(chǎn)生，希望對(duì)您的學(xué)習(xí)有所幫助。

　　1、電荷泵提供負(fù)壓

　　TTL電平/232電平轉(zhuǎn)換芯片(如,MAX232,MAX3391等)是最典型的電荷泵器件可以輸出較低功率的負(fù)壓。但有些LCD要求-24V的負(fù)偏壓,則需要另外想辦法?？捎靡黄琺ax232為LCD模塊提供負(fù)偏壓。TTL-in接高電平,RS232-out串一個(gè)10K的電位器接到LCM的VEE。這樣不但可以顯示, 而且對(duì)比度也可調(diào)。 MAX232是+5V供電的雙路RS-232驅(qū)動(dòng)器,芯片的內(nèi)部還包含了+5V及±10V的兩個(gè)電荷泵電壓轉(zhuǎn)換器。 設(shè)計(jì)高壓電荷泵需要較多的開關(guān),用分離元件實(shí)現(xiàn)起來就有點(diǎn)困難了,不如用電感來得簡單。一般地,1個(gè)三極管或MOSFET,1個(gè)比較器或通用運(yùn)放(做PWM振蕩),1個(gè)電感,1個(gè)肖基特二極管和若干阻容元件就可以搞定。如果你的MCU自身帶有PWM接口,且軟件允許的話,就更簡單了。

　　2、反相器提供負(fù)壓

　　反相器的輸出接一個(gè)電容C1,C1的另一端接二極管D1的正極和二極管D2的負(fù)極,D1的負(fù)極接地,D2的正極接電容C2,C2的另一端接地。C2的容量要大于C1。例如,C1用0.1μF,C2用 0.47μF,當(dāng)然最佳數(shù)值可由試驗(yàn)確定。反相器的輸入端加一個(gè)方波,其幅值應(yīng)該能使反相器正常工作,那么在反相器的輸出端就出現(xiàn)一個(gè)相位相反的方波。電容C2上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)負(fù)電壓,理論上比電源電壓低0.7V,然后再穩(wěn)壓到-5V。

　　3、負(fù)壓電源轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生負(fù)壓

　　MAX749是一個(gè)專門用來產(chǎn)生負(fù)電壓的電源轉(zhuǎn)換器。 MAX749為倒相式PFM開關(guān)穩(wěn)壓,輸入電壓 +2V至 +6V,輸出電壓可達(dá)-100V以上,可通過內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行調(diào)節(jié),或者通過一個(gè)PWM信號(hào)或電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。MAX749采用一種電流控制方法,既減小了靜態(tài)電流消耗,又提高了轉(zhuǎn)換效率。關(guān)斷方式下,靜態(tài)電流僅為15mA。MAX749在關(guān)斷方式下仍保持DAC的設(shè)定值,從而簡化了軟件控制。

　　使用MAX749產(chǎn)生負(fù)壓時(shí)應(yīng)注意外圍元件的選擇,這里特別說明幾點(diǎn)：

　　1) 晶體管：可以用PNP晶體管或P溝道MOSFET。前者經(jīng)濟(jì),使用簡單,后者能提供更大電流,且轉(zhuǎn)換效率較高,但往往需要較高的輸入電壓(通常要求 +5V或 +5V以上)。如使用2SC8550三極管,可以提供較大的輸出電流。

　　2) RSENSE：RSENSE是一個(gè)微阻值的檢測電阻,可以用一小段康銅絲代替,但不能直接用0Ω電阻短路。RSENSE的大小與輸出電流成反比關(guān)系,因此可根據(jù)電流需要確定RSENSE的最大值,但為了保證轉(zhuǎn)換效率,不宜取得過小。一般在輸出電壓為-24V的情況下,要求輸出電流為0.5A左右時(shí), 可取RSENSE =0.25Ω,輸出電流為0.8A左右時(shí),可取RSENSE =0.2Ω。

　　3) RBASE ：RBASE應(yīng)足夠小以保證晶體管能處在飽和狀態(tài),但RBASE太小又降低了轉(zhuǎn)換效率,通常在160Ω~470Ω之間取值。

　　4) 另外,電感L的感值在22~l00mH之間,通常取47mH,為提高效率,電感的內(nèi)阻要小,最好在300mΩ以下;二極管可用IN5817 ~ IN5822系列快恢復(fù)二極管;CCOMP取決于RFB及電路布局,通常在100pF ~ l0nF之間取值。

　　4、專用DC/DC電壓反轉(zhuǎn)器提供負(fù)壓

　　ME7660是一種DC/DC電荷泵電壓反轉(zhuǎn)器,采用AL柵 CMOS工藝設(shè)計(jì)。該芯片能將輸入范圍為+1.5V至+10V的電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的-1.5V至-10V的輸出,并且只需外接兩只低損耗電容,無需電感。芯片的振蕩器額定頻率為10KHZ,應(yīng)用于低輸入電流情況時(shí),可于振蕩器與地之間外接一電容,從而以低于10KHZ的振蕩頻率正常工作。

　　ME7660轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)如下：

　　1) 轉(zhuǎn)換邏輯電源+5V為±5V雙相電壓;

　　2) 輸入工作電壓范圍廣：1.5V～10V;

　　3) 電源轉(zhuǎn)換效率高：98%;

　　4) 低功耗：靜態(tài)電流為90μA(輸入5V時(shí))。

　　ME7660轉(zhuǎn)換器多用于LCD、接口轉(zhuǎn)換器及儀表等場合。

　　除上述方法之外,也可用一些輸出正電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生負(fù)壓,例如：降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器LM2596等,只需以GND為參考鎖住反向調(diào)節(jié)器,在輸出參考等方面稍作改變就可以了。由于GND端不是接地而是接到負(fù)輸出電壓端上,所以需要相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換裝置(如光藕或三極管)。在此不再贅述。可參考相關(guān)器件的應(yīng)用手冊。