作者：Philip Lane and Gabino Alonso

在 1950 年代和 60 年代初，負電壓軌很普遍，當時鍺 PNP 晶體管很普遍——就像舊的“晶體管收音機”中使用的那些，現(xiàn)在在 Ebay 上價值連城。如今，NPN晶體管更加普遍，因為它們基本上比PNP工作得更好。對負電壓軌的需求已經(jīng)很少，這使得一些面對負電壓軌的經(jīng)驗很少的電路設(shè)計人員。

負電源軌的現(xiàn)代使用主要限于–48V“電信”電源，或作為正電源的配套電源，如雙通道運算放大器電源軌。

更復(fù)雜的是，現(xiàn)代應(yīng)用有時需要一個可變的負電源軌。本文介紹的設(shè)計采用LTC3630同步降壓型轉(zhuǎn)換器將+24V輸入轉(zhuǎn)換為0至–20V可變輸出。在–20V（即4W）下，它適用于略高于200mA的輸出電流。

請參考隨附的LTspice原理圖。LTC3630 用于“反相降壓”模式，在過去稱為“降壓-升壓”（在我們的正至正 4 開關(guān)同步降壓升壓型轉(zhuǎn)換器問世之前）。

實際上，以這種方式連接起來，它以“反激”模式運行，其特點是斬波，高di/dt輸入和輸出電流波形。輸入和輸出端都需要低ESR陶瓷電容，以在本地循環(huán)交流電流（從而使交流電流遠離輸入和輸出接線）。要記住的另一件事是峰值開關(guān)電壓等于V在+ |V外|.此外，電源開關(guān)和電感器需要承載輸入和輸出電流波形、峰值和所有電流的總和。

圖1和圖2顯示了兩種可能的電壓控制方案。圖1中的解決方案采用LT6016雙通道運放。第一個放大器反相并增益一個 0V 至 5V 控制信號 （可能來自 LTC2630-H DAC），以產(chǎn)生一個 0V 至 –20V 控制信號。第二個放大器用于強制V外以匹配控制信號。這種設(shè)計要求運算放大器使用單獨的負電源（超出主可變負輸出）。

圖1.具有可變輸出的正至負轉(zhuǎn)換器，采用 LTC3630 和兩個運放

圖2顯示了控制負V的更簡單方法外.連接到反饋分壓器頂端的單個 LT6015 運放僅“拉動”V外向上和向下 — 無需額外的電源軌。

圖2.具有可變輸出的正至負轉(zhuǎn)換器，采用 LTC3630 和一個單運放

可變電壓軌有點不尋常的要求，尤其是當它是負數(shù)時，但它確實不時出現(xiàn)。一般來說，它用于控制超聲換能器或射頻放大器等物體的功率電平。大多數(shù)開關(guān)電源（反相與否）、降壓或升壓均可輕松實現(xiàn)可變電源軌。重點是使用帶有固定電阻的DAC。使用數(shù)字電位計作為可變反饋電阻會產(chǎn)生改變反饋環(huán)路增益的不幸影響，具體取決于 V外設(shè)置。使用 DAC 可避免此問題。

審核編輯：郭婷