音頻應用、數據信號采集和模擬傳感器非常適合使用雙極性偏置電源。雙極電源可以最大程度的利用模數轉換器（ADC）動態范圍，實現軌到軌放大，隔離模擬信號與地面噪聲，而且還有許多其他優點。在此，我將介紹三種將單電源軌拆分為雙極電壓軌的方法。表1列出了將單一正極性電壓軌拆分為雙極軌的三種最常見方法及其優點和局限性。

表1：拆分電壓軌方法對比表

第一種（最簡單的）方法是通過添加電阻分壓器來創建虛擬接地；不幸的是，這種配置在非常低負載時容易變得不平衡。TLE2426（如圖1所示）創建從電源緩沖的公共地；緩沖器在負載條件下在軌道之間創建更穩定的中心點。缺點是它只能處理十分之幾毫安的電流。

圖1：拆分電壓軌配置中TLE2426虛擬接地驅動器的簡化原理圖

與分立方法相比，開關拓撲結構具有更高的效率、精度和穩定性，以及更多的功能。有兩類開關穩壓器：電感式和電容式（即，電荷泵或開關電容器）。電感式穩壓器是最有效的器件，但是更復雜，需要使用電感器，增加了材料清單（BOM）成本和解決方案總尺寸。圖2為TPS65133典型的原理圖，該具有雙極性輸出的升壓轉換器的能夠為大多數輸入和輸出電壓配置提供±250mA輸出電流，效率為90％。

圖2：具有雙輸出電壓的升壓轉換器TPS65133

另一種流行的電感式拆分電壓軌解決方案是fly-buck拓撲結構，是在反饋環路中具有耦合電感器的同步降壓轉換器；此拓撲結構可提供隔離電壓。fly-buck方法是一種更為復雜的技術：有關分步詳細信息，請參見應用報告《使用寬輸入電壓降壓穩壓器創建分路電源》。

電荷泵是一種流行和較容易的反轉正電壓軌方法。您可以通過將電荷泵與LDO或直流/直流升壓轉換器組合來創建拆分電壓軌，如圖3所示。圖3中的LM27761反相電荷泵具有一個集成的可調負LDO，能夠提供250mA電流；您可以使用外部電阻調節輸出電壓。

圖3：結合了反相電荷泵和正電壓調節器的拆分電壓鬼解決方案

TI還提供集成解決方案，如TPS65133，TPS65133是升壓轉換器，具有集成LDO和反相電荷泵，能夠以90％的效率提供±5V電壓。LM27762電荷泵集成了正和負LDO，適用于低噪聲、紋波、成本和空間的降壓拆分電壓軌應用。同樣，您可以使用外部電阻調節輸出電壓。LM27762只需要幾個補償元件，如圖4所示。

圖4：集成LDO的LM27762分軌式電荷泵

在本文中，我討論了三種將電壓軌拆分為雙極電壓軌的方法。分立解決方案是一種簡單的解決方案，但受限于輸出電流、電壓調節和穩定性。電感式開關具有很高的效率、高輸出電流，能夠隔離輸出電源，但是總BOM成本和解決方案總尺寸很高。結合電荷泵和LDO可實現低噪聲、高電源抑制比（PSRR）電源，而且成本低和尺寸小，但不能實現與電感式解決方案一樣高的電流。

審核編輯：郭婷