负电压输出电源设计及典型应用方案分析

2011-03-23 20:18:32来源: 互联网

随着电子技术的提高,以及电子产品的发展,一些系统中经常会需要负电压为其供电。例如,在LCD背光系统中,会使用负电压为其提供门极驱动和偏置电压。另外,在系统的运算放大器中,也经常会使用正负对称的偏置电压为其供电。如何产生一个稳定可靠的负电压已成为设计人员面临的关键问题。

BCD公司开发出多款可实现负压输出的芯片,其中AP3012和AP3031是比较常用的两款。AP3012 和 AP3031 均为电流型控制的PWM芯片,这两款芯片将开关管及反馈网络集成在芯片内部,集成度较高,在一定程度上减少了外围器件、节约了系统成本并节省了使用空间。此外,AP3031 的带载能力要比AP3012强,这两款芯片不同的带载能力可满足不同的应用场合。

AP3012 实现正负电压输出的典型应用方案

基于AP3012 的正负电压方案在4.3~10 寸的LCD led ?>led/' target='_blank'>显示屏系统中应用相当广泛。应用电路图如 图1 所示。

图1、 AP3012 实现正负不对称输出的典型应用方案。

在此应用方案中,AP3012 采用升压电路结构,为15V 和-10V 提供稳定的5V 的基准电压。而 15V 和-10V 是通过几级电荷泵电路的转换来实现。此方案可以通过调整电荷泵电路的级数来改变 输出电压。结构非常简单而且使用相当灵活。

由于AP3012 的集成度较高(集成了开关管及反馈网络)的特点,减少了系统的外围器件数 目,进一步提高了系统的实用性。所以,AP3012 的应用方案为系统的成本和尺寸的控制方面都提 供了很大的空间。

AP3031 实现负电压输出的典型应用

随着系统应用的不断升级,系统所需的供电电流也不断增加,例如,在数据采集等方面的系 统应用中,需要为大量的运算放大器提供正负的偏置电压。这样,就需要有着更大带载能力的电 源芯片为其供电。那么AP3031 就是一个很好的选择。因为AP3031 有着较强的带载能力,所以它 被广泛的应用。

由于AP3031 经常被应用在工作电流较大的系统中。为了降低供电损耗,AP3031 通常是提供 单路的正或负偏置电压。图2 是使用AP3031 实现-5V 输出的应用电路。

图2、 AP3031 实现-5V 输出的典型应用电路。

AP3031 采用Cuk 电路结构实现负电压输出。图6 是Cuk 电路的时序图。

图3、 Cuk 电路的时序图。

这个表达式说明了Cuk 电路的输入电压不受输出电压的限制,既可以大于输出电压,也可以 小于输出电压。使得输入电压的范围可以很宽。大大提高了电路应用的灵活性。该方案的输入电 压范围较宽(3V~16V),输出的带载能力可达300mA.

值得注意的是要求较高,由于Cuk 电路的结构原因,决定了该电路在器件的耐压方面要求较 高,见下列表达式:

从上面的三个表达式可以看出,与Buck 和Boost 电路不同,Cuk 电路工作时,开关管和二 极管上所承受的电压,是输入电压和输出电压之和。所以在选择开关管和二极管时,输入输出电 压要同时兼顾。

在反馈方面,由于输出为负电压,所以采用了反向放大器,将所采样到的输出的负电压信号 经过反向后,输入到芯片的反馈端。

图4、 反向放大器的结构图.

其它实现负电压输出芯片的典型应用

如果系统的输入,输出电压较低,且输入范围不宽,那么,BCD 的AP3406A 也是很好的选择。 AP3406A 的输入范围是2.5V~5.5V, 最大输出电流可达到800mA. 由于AP3406A 是一款电流型控制 的PWM 的同步整流芯片,所以它可以实现较高的工作效率。AP3406A 可以通过搭建Buck/Boost 电 路结构实现负电压输出。图5 是AP3406A 实现负电压输出的典型应用方案。

该应用方案与AP3031 的方案相比,结构更为简单,需要的器件更少(省去了一个电感和反向 放大器),从而更进一步体现了使用的成本低,节约系统的空间的优势。

另外,该电路的在器件选择的耐压方面与Cuk 电路相同。

以上介绍的几种方法已经在Demo 板上得到了充分的验证,结果可行,并且已经被客户接受和 采用,是实现稳定且可靠的负电压的高性价比方案。

关键字:典型  应用  方案  分析

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0323/article_6015.html
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