具可变输出的正至负转换器采用LTC3630和LT6015/LT6016

作者：Philip Lane and Gabino Alonso

在 1950 年代和 60 年代初，负电压轨很普遍，当时锗 PNP 晶体管很普遍——就像旧的“晶体管收音机”中使用的那些，现在在 Ebay 上价值连城。如今，NPN晶体管更加普遍，因为它们基本上比PNP工作得更好。对负电压轨的需求已经很少，这使得一些面对负电压轨的经验很少的电路设计人员。

负电源轨的现代使用主要限于–48V“电信”电源，或作为正电源的配套电源，如双通道运算放大器电源轨。

更复杂的是，现代应用有时需要一个可变的负电源轨。本文介绍的设计采用LTC3630同步降压型转换器将+24V输入转换为0至–20V可变输出。在–20V（即4W）下，它适用于略高于200mA的输出电流。

请参考随附的LTspice原理图。LTC3630 用于“反相降压”模式，在过去称为“降压-升压”（在我们的正至正 4 开关同步降压升压型转换器问世之前）。

实际上，以这种方式连接起来，它以“反激”模式运行，其特点是斩波，高di/dt输入和输出电流波形。输入和输出端都需要低ESR陶瓷电容，以在本地循环交流电流（从而使交流电流远离输入和输出接线）。要记住的另一件事是峰值开关电压等于V在+ |V外|.此外，电源开关和电感器需要承载输入和输出电流波形、峰值和所有电流的总和。

图1和图2显示了两种可能的电压控制方案。图1中的解决方案采用LT6016双通道运放。第一个放大器反相并增益一个 0V 至 5V 控制信号 （可能来自 LTC2630-H DAC），以产生一个 0V 至 –20V 控制信号。第二个放大器用于强制V外以匹配控制信号。这种设计要求运算放大器使用单独的负电源（超出主可变负输出）。

图1.具有可变输出的正至负转换器，采用 LTC3630 和两个运放

图2显示了控制负V的更简单方法外.连接到反馈分压器顶端的单个 LT6015 运放仅“拉动”V外向上和向下 — 无需额外的电源轨。

图2.具有可变输出的正至负转换器，采用 LTC3630 和一个单运放

可变电压轨有点不寻常的要求，尤其是当它是负数时，但它确实不时出现。一般来说，它用于控制超声换能器或射频放大器等物体的功率电平。大多数开关电源（反相与否）、降压或升压均可轻松实现可变电源轨。重点是使用带有固定电阻的DAC。使用数字电位计作为可变反馈电阻会产生改变反馈环路增益的不幸影响，具体取决于 V外设置。使用 DAC 可避免此问题。

审核编辑：郭婷