开关稳压器利用单个电感器产生正电源和负电源

Brian Huffman

许多系统需要从 12V 输入提供 ±5V。模拟或RS-232驱动器电源是显而易见的候选电源。此要求通常通过使用带有多个次级变压器或多个切换器的切换器来解决。这些解决方案可能很复杂，需要变压器设计或两个电感器。另一种方法如图1所示，使用单电感和电荷泵获得双路输出。该解决方案特别值得注意，因为IS使用的是现成的组件。

图 1 使用 LT1172 来产生正电源和负电源。LT1172 被配置为一个升压型转换器以获得正输出。为了产生负输出，使用电荷泵。当 D2 正向偏置时，泵电容器 C2 由电感器充电，当 LT4 的电源开关将 C1172 的正侧拉至地时，泵电容器 C2 将放电至 C<>。输出电容在充电周期内向负载提供电流。

图1.电感和开关电容器技术提供双极性输出

图2显示了稳压器的工作波形。由于 LT1172 具有一个以地为参考的电源开关，因此当该开关接通时，电感器将施加在其两端的输入电压。跟踪 A 是 V西 南部引脚电压和走线B是其电流。电感电流走线C随着磁场的建立而缓慢上升。电流变化率由施加在电感器上的电压及其电感决定。在此期间，能量存储在电感中，没有功率传输到+12V输出。当开关关闭时，能量不再传递到电感器，从而导致磁场崩溃。坍塌的磁场会感应到电感两端的电压变化，导致V电压西 南部引脚上升，直到输出二极管D1正向偏置。

图2.±12V输出转换器的开关波形

迹线D是二极管的电流波形。二极管为存储在电感中的能量提供电流路径，以便在负载和输出电容器之间传输。当二极管反向偏置时，输出电容提供负载电流。LT1172 的误差放大器将反馈引脚电压 （（从 13kΩ–1.5kΩ 分压器）与其内部 1.24V 基准进行比较，并控制占空比。输出电压可以通过改变R1–R2分压比来改变（参见公式1）。V处的RC网络C引脚提供环路补偿。

电荷泵用于将+12V输出反相至–12V输出。当 LT1172 的电源开关关断时，C2 正侧上的电压上升，直到 D1 正向偏置。当C2负侧的电压上升到足以正向偏置D2时，电感对C2充电。迹线 F 表示 C2 的电流波形，迹线 E 是 D2 的电压波形，迹线 G 是其电流。C2两端的电压等于二极管压降高于+V外减去肖特基二极管压降。当 LT1172 的功率晶体管接通时，C2 的正极被拉至地。在此期间，二极管D3正向偏置（走线H是其电流波形），C4由C2充电。每个输出端都增加了一个可选的LC滤波器，以衰减输出电压纹波。该电路的效率一般超过70%。

二极管结损耗（D2和D3）无法获得理想的结果，但性能相当不错。该电路将转换+V外至 –V外损耗如图3所示。负输出负载电流不应超过正输出负载的5倍，否则不平衡将导致–12V瞬态响应受到影响。

图3.电荷泵转换器的损耗

图4可用于LCD显示器对比度控制。它与前面的电路类似，只是所有负载电流都来自负输出。这要求C3很小，以便负输出负载波动快速反映到正输出。电阻 R3 在 –12V 至 –21V 之间调节输出电压。

图4.液晶显示器对比度控制电源

LT1172 通过集成一种停机功能，为电源停机问题提供了一种优雅的解决方案;无需将功率 MOSFET 与输入电压串联。当电压的V时C引脚被拉到150mV以下，IC关断仅拉150μA。这是通过导通Q1来实现的，将电路的静态电流从6mA降低到150μA。

审核编辑：郭婷