設計穩定的雙極性電源,為運算放大器、多路復用器、開關等供電可能很困難,特別是如果兩個電壓必須相對于非零或可調參考電平相互跟蹤。這種用于低功耗應用的穩壓電源(圖 1)產生一個主控制器輸出電壓 (VMAIN) 和兩個圍繞可調基準電壓 (VREF) 對稱的跟蹤電壓。通過在 U1 的基本升壓轉換器電路中添加四個肖特基二極管 (D2–D5) 和兩個跨接電容器 (C2–C3) 來創建電路。
圖1.該單IC電路產生許多工業模擬應用所需的雙極性電壓,以及STN LCD的對比度控制電壓。
U1 是一款高效的單輸出升壓轉換器,適用于需要高達 36V 輸出和寬輸入電壓范圍 (3V 至 11V) 的應用。U1 無需外部開關器件,典型電源電流僅為 350μA,非常適合手持式和點負載型應用。它的特點是負載高達120mW。
±30V 輸出以 VREF = 0V 的基準電平為中心(圖 2)。對于 0.5mA 至 2mA 的平衡負載,跟蹤在寬輸入范圍內非常出色。圖3顯示了當VREF遠離0V時,+VOUT和-VOUT如何相互跟蹤。圖4顯示了需要非零VREF的一個例子,其中LCD對比度電壓必須圍繞VREF對稱,以避免液晶兩端的直流分量,這反過來會損壞LCD或縮短其使用壽命。
圖2.該圖顯示了圖2在不同負載條件下,在整個3V–11V輸入電壓范圍內±VOUT和VMAIN的輸出。
圖3.該圖顯示圖1中的±VOUT輸出在基準電壓變化方面相互跟蹤:±VOUT = VREF ±VMAIN。
圖4.為了避免損壞LCD上的直流分量,這些對比度波形圍繞參考電平VREF對稱。
U1內部的FET重復將LX(引腳6)接地,然后釋放,使LX電壓在地和VMAIN加一個二極管壓降(D1)之間切換。該動作產生±VOUT電壓,如下所示:
-VOUT 輸出,相位 1:LX 電壓上升到 VOUT + VDIODE 迫使 C3 另一側的電壓到 VREF + VDIODE,從而在 C3 上產生 VMAIN -VREF 的差分。LX 節點是我們的參考點。第 2 階段:當 LX 切換到地時,負載側 (-VOUT) 看到 -VMAIN + VREF,迫使電流從 -VOUT 負載通過 D5,并且循環重復。請注意,+VOUT 和 -VOUT 在交替的階段發展。由此產生的 -VOUT 電壓為
-VOUT = -VMAIN + VREF + VDIODE.
+VOUT 輸出,相位 2:當 LX 切換到地時,C2 的負載側看到 VREF - VDIODE。然后,(階段1)LX上升到VMAIN + VDIODE迫使C2的另一側電壓為VMAIN + VREF。得到的+VOUT電壓為:
+VOUT = VMAIN + VREF - VDIODE.
這些負載方程表明,圖2和圖3表明,-VOUT和+VOUT相對于VMAIN相互跟蹤,并被VREF的一個二極管壓降抵消。D1–D5是低電流肖特基二極管。C2 和 C3 可以是 1nF 至 100nF 范圍內的陶瓷電容器,最好額定電壓約為 2 × |VOUT|.較大的C2和C3值可在很寬的負載電流范圍內提供更穩定的輸出。L1 典型值為 47μH,輸出電容 C4–C6(以 1μF 值顯示)可根據允許的輸出紋波調整尺寸。
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