基于電感的開(kāi)關(guān)模式電源可能需要大量的設(shè)計(jì)工作并增加尺寸，特別是對(duì)于運(yùn)算放大器或LCD偏置產(chǎn)生負(fù)電源電流時(shí)。本應(yīng)用筆記描述了開(kāi)關(guān)模式電源控制器（如MAX774和二極管電容網(wǎng)絡(luò)）如何在不使用電感的情況下產(chǎn)生適度的負(fù)電源電流。

開(kāi)關(guān)模式電源控制器和二極管電容網(wǎng)絡(luò)可以產(chǎn)生運(yùn)算放大器或LCD偏置所需的適中負(fù)電源電流，而不會(huì)產(chǎn)生與電感相關(guān)的設(shè)計(jì)工作和尺寸損失（圖1）。圖1所示電路接受2V至6V輸入，并產(chǎn)生數(shù)字可調(diào)輸出電壓。二極管電容電荷泵由DHI和DLOW的開(kāi)關(guān)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)，DHI和DLOW通常驅(qū)動(dòng)基于電感的開(kāi)關(guān)模式電源中的外部MOSFET或pnp晶體管。

圖1.該 DC-DC 控制器 IC 驅(qū)動(dòng)二極管電容網(wǎng)絡(luò)而不是電感器，產(chǎn)生穩(wěn)定的負(fù)輸出，具有適度的 I外能力。

上電時(shí)，內(nèi)部6位電流輸出D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生R1 x 13.33μA的標(biāo)稱(chēng)VOUT。然后，通過(guò)按住 CTRL 高電平并切換 ADJ，您可以根據(jù) R1 的值在 3：1 范圍內(nèi)以 64 個(gè)相等的步長(zhǎng)調(diào)整 VOUT：R1 x 6.66μA ≤ VOUT ≤ R1 x 20μA。如果不需要數(shù)字調(diào)整，則將ADJ引腳接地并將CTRL連接至V+。或者用MAX774 DC-DC控制器構(gòu)建類(lèi)似的電路，接受高達(dá)16.5V的輸入。對(duì)于大于VIN的正輸出，升壓控制器和改進(jìn)的電荷泵網(wǎng)絡(luò)（未顯示）可以完成這項(xiàng)工作。

最大輸出電流取決于 VIN、VOUT 和二極管電容級(jí)的數(shù)量，每級(jí)由兩個(gè)二極管和兩個(gè)電容器組成。雖然在最大 VOUT 下只有幾微安可用，等于 VIN - （0.6V x 級(jí)數(shù)），但在較低的輸出電壓下可以吸收更多的電流（圖 2）。

圖2.圖1中的可用輸出電流取決于VIN（本圖中為5V）、VOUT和二極管電容級(jí)數(shù)。

二極管電容級(jí)數(shù)決定了給定VIN和VOUT的最大IOUT。級(jí)太少將無(wú)法達(dá)到所需的電壓，但級(jí)數(shù)太低會(huì)降低效率：IIN 等于（大約）IOUT 乘以級(jí)數(shù)。對(duì)于低于5V的VIN電壓，電路提供的輸出電流小于圖2曲線所示的輸出電流。例如，4級(jí)電路從2VIN輸出-2V輸出電流，從3VIN輸出-7V輸出，從4VIN輸出電流輸出11V輸出，從5VIN輸出電流輸出電流輸出電流較大的泵浦電容器可以提供更高的IOUT。

控制器在 V 時(shí)更改其行為外遠(yuǎn)低于R1編程的電壓。它專(zhuān)為基于電感的電路而設(shè)計(jì)，通過(guò)增加開(kāi)關(guān)晶體管的“導(dǎo)通”時(shí)間，以犧牲“關(guān)斷”時(shí)間為代價(jià)來(lái)補(bǔ)償即將發(fā)生的壓差。該動(dòng)作通常會(huì)增加電感電流，但對(duì)所示電路具有相反的效果。由于短關(guān)斷時(shí)間（DHI高）不允許電容器完全放電，因此可用的輸出電流實(shí)際上會(huì)減小而不是增加。因此，當(dāng) V外由于過(guò)載而失去調(diào)節(jié)，必須大幅降低負(fù)載電流才能重新獲得調(diào)節(jié)。可靠的最大輸出電流是 V外從輟學(xué)中恢復(fù)，而不是從進(jìn)入輟學(xué)的更高級(jí)別恢復(fù)。

為了穩(wěn)定工作，用1pF旁路R220，保持R1和IC1之間的連接非常短，并將輸入旁路電容直接放在IC1的輸入引腳上。對(duì)于所示元件值，輸出紋波通常小于1%，但如果電路包含的級(jí)數(shù)超過(guò)編程輸出電壓所需的級(jí)數(shù)，則紋波可能會(huì)更高。紋波可以通過(guò)增加輸出電容來(lái)降低。

審核編輯：郭婷