本期內(nèi)容

在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，我們時(shí)常會(huì)遇到需要負(fù)壓供電的場(chǎng)合。工程師朋友們一般用哪種方式來(lái)產(chǎn)生負(fù)壓呢？

常見(jiàn)的負(fù)壓產(chǎn)生方式有Buck-Boost、隔離變壓器、Charge Pump、Cuk等，下面我們一一對(duì)其進(jìn)行分析！

01Buck-Boost

Buck-Boost 拓?fù)涫鞘褂梅浅V泛的拓?fù)?，其方便之處在于使用一顆普通的 Buck 芯片，改變接法即可變成 Buck-Boost 的應(yīng)用，是使用較多的負(fù)壓產(chǎn)生方式，在運(yùn)放供電等場(chǎng)合有廣泛的應(yīng)用。

具體原理可以查看：【短視頻】MPS 電源小課堂第四話(huà): 每一種 BUCK 均能分裂出 BUCK-BOOST 的人格

不過(guò)需要注意，在 Buck 改 Buck-Boost 的應(yīng)用中，Vin+|Vo| 的值需要小于 Buck 芯片的推薦 Vin 耐壓值；最大輸出電流能力也需要打一定折扣，推薦最大輸出電流能力變?yōu)樵镜?Vin/(Vin+|Vo|)。并且將 Buck 改為 Buck-Boost 之后，原本 Buck 芯片的 GND 和系統(tǒng) GND 將不再是同一個(gè)電位，因此要做使能控制需要額外的電路。

02隔離變壓器

變壓器通過(guò)磁耦合的方式產(chǎn)生隔離電壓，這個(gè)隔離電壓是相對(duì)電位差且與原邊電路沒(méi)有直接的連接，因此將輸出端反接即為負(fù)壓輸出。

隔離變壓器輸出負(fù)壓最常用的是反激拓?fù)?，比較典型的應(yīng)用是變壓器中心抽頭作為副邊 GND，兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的繞組即可實(shí)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)的正負(fù)壓輸出。常見(jiàn)于多電平橋臂 IGBT 驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)合。

使用隔離變壓器可提高電路的安全性，市面上也有較多成熟的方案，從小功率到大功率可以較好地覆蓋。缺點(diǎn)是變壓器的引入使得電路整體尺寸較大，且針對(duì)不同規(guī)格的輸入輸出等級(jí)，往往需要設(shè)計(jì)不同的變壓器。

03Charge Pump

Charge Pump 即電荷泵，其利用電容儲(chǔ)能來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換，工作狀態(tài)也分為兩個(gè)過(guò)程。Q1 和 Q3 導(dǎo)通時(shí)，輸入給電容 C1 充電；Q2 和 Q4 導(dǎo)通時(shí)，電容 C1 放電給輸出提供能量。

Charge Pump 相比其他電源拓?fù)洌∪チ梭w積龐大的電感，其占板面積比較小，性?xún)r(jià)比比較高。常用于光模塊、屏的負(fù)壓偏置等場(chǎng)合。

04Cuk

對(duì)于 Cuk 電路大家可能比較陌生，不過(guò)如果你需要電流能力大同時(shí)輸出紋波小的負(fù)壓方案，Cuk 可能是你更好的選擇。

由于 Cuk 電路的輸出側(cè)有電感 L2，其輸出紋波相比負(fù)壓的 Buck-Boost 等電路來(lái)說(shuō)更小，且理論上來(lái)說(shuō)不隨輸出負(fù)載的變化而變化。

但是 Cuk 電路的器件更多，這便導(dǎo)致了更高的占板面積及成本。且由于 Cuk 電路需要專(zhuān)門(mén)的芯片或者電路來(lái)進(jìn)行輸出電壓的反饋調(diào)節(jié)，因此在市面上應(yīng)用較少。

總結(jié)一下 4 種負(fù)壓產(chǎn)生方式的優(yōu)缺點(diǎn)：

工程師朋友們，現(xiàn)在知道如何選取合適的負(fù)壓方案了嗎？歡迎大家持續(xù)關(guān)注MPS 電源小課堂，學(xué)習(xí)更多干貨知識(shí)。有任何問(wèn)題，歡迎在評(píng)論區(qū)留言討論~