正負(fù)壓電路:巧妙設(shè)計背后的奧秘
出處:中國電子報 發(fā)布于:2025-05-15 15:09:38 | 305 次閱讀
這個正負(fù)壓電路采用了對稱的電荷泵結(jié)構(gòu),并且從 +15V 那路取反饋。這種設(shè)計的精妙之處在于,它能夠盡可能地讓 -15V 那路的輸出更加精確和穩(wěn)定。下面我們就詳細(xì)剖析一下這個電路的工作原理。

整個電路的核心思想是利用電荷泵的原理。電荷泵是基于電容兩端電壓不能突變的性質(zhì)來工作的,通過巧妙的電路設(shè)計,實(shí)現(xiàn) 15V 和 -15V 的輸出。不過,需要注意的是,這種電荷泵電路的帶載能力通常比較有限。以這個電路為例,手冊中給出的最大負(fù)載電流為 70mA,相對來說較弱。
當(dāng)芯片內(nèi)部開關(guān)管 Q1 閉合時,芯片會為電感 L1 充電。而當(dāng)芯片內(nèi)部開關(guān)管 Q1 打開時,電感 L1 會疊加輸入電壓 VIN 進(jìn)行放電,此時 SW 點(diǎn)的電壓呈現(xiàn)方波波形。下面是 LT1930 的內(nèi)部框圖:

接下來我們看看仿真圖和仿真的 SW 節(jié)點(diǎn)波形:


當(dāng)內(nèi)部開關(guān)管打開時,對應(yīng) SW 高電平部分,二極管 D3 和二極管 D2 導(dǎo)通。此時,電感電壓疊加輸入電壓 VIN 為電容 C3、電容 C1 和電容 C2 充電。充電路徑如下所示,在這個過程中,要特別注意電容 C3 和電容 C1 兩端的電壓差(左正右負(fù))。通過仿真可以看到,C3 兩端電壓幾乎恒定為 16V(實(shí)際上由于電流的充電放電,會有一定的波動),C1 兩端的電壓差恒定在 0.48V 左右(這與肖特基二極管以及負(fù)載相關(guān))。



電容和二極管的電流波形如下:
當(dāng)內(nèi)部開關(guān)管閉合時,對應(yīng) SW 低電平部分,SW 點(diǎn)電壓幾乎為 0V(由于電容兩端電壓不能突變,所以電容右側(cè)變?yōu)樨?fù)值)。此時,二極管 D1 和二極管 D4 導(dǎo)通,電容 C3 和電容 C1 放電(從電容電流波形和二極管電流波形的對應(yīng)關(guān)系可以判斷)。由于反饋是從正壓輸出那里取的,所以可以保證正壓輸出為 15V。而負(fù)壓和正壓的電路是相互對稱的,基于這種對稱性,能夠保證 C4 上端電壓是一個較為精準(zhǔn)的 -15V。

總結(jié)一下,這個正負(fù)壓電路通過對稱的電荷泵結(jié)構(gòu)和巧妙的反饋設(shè)計,實(shí)現(xiàn)了較為精確穩(wěn)定的正負(fù)壓輸出。
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