本期內(nèi)容

在實際的設(shè)計中，我們時常會遇到需要負壓供電的場合。工程師朋友們一般用哪種方式來產(chǎn)生負壓呢？

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

01Buck-Boost

Buck-Boost 拓撲是使用非常廣泛的拓撲，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，是使用較多的負壓產(chǎn)生方式，在運放供電等場合有廣泛的應(yīng)用。

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

不過需要注意，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

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

隔離變壓器輸出負壓最常用的是反激拓撲，比較典型的應(yīng)用是變壓器中心抽頭作為副邊 GND，兩個對稱的繞組即可實現(xiàn)對稱的正負壓輸出。常見于多電平橋臂 IGBT 驅(qū)動等場合。

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。缺點是變壓器的引入使得電路整體尺寸較大，且針對不同規(guī)格的輸入輸出等級，往往需要設(shè)計不同的變壓器。

03Charge Pump

Charge Pump 即電荷泵，其利用電容儲能來實現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換，工作狀態(tài)也分為兩個過程。Q1 和 Q3 導(dǎo)通時，輸入給電容 C1 充電；Q2 和 Q4 導(dǎo)通時，電容 C1 放電給輸出提供能量。

Charge Pump 相比其他電源拓撲，省去了體積龐大的電感，其占板面積比較小，性價比比較高。常用于光模塊、屏的負壓偏置等場合。

04Cuk

對于 Cuk 電路大家可能比較陌生，不過如果你需要電流能力大同時輸出紋波小的負壓方案，Cuk 可能是你更好的選擇。

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

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 電路需要專門的芯片或者電路來進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 種負壓產(chǎn)生方式的優(yōu)缺點：

工程師朋友們，現(xiàn)在知道如何選取合適的負壓方案了嗎？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。有任何問題，歡迎在評論區(qū)留言討論~