升压转换器产生三个模拟电源轨

在图1中，由IC1、C1、L1、D1和C2组成的标准升压转换器除了主输出外，还产生两个辅助电源轨（10V和-5V），并增加了一些小型且成本极低的额外元件。这种电源轨对于小型手持式仪器中的模拟电路非常有用，这些仪器通常需要超过信号范围的电源电压。

图1.向该 5V 升压转换器添加外部电荷泵可产生 10V 和 -5V 的辅助模拟电源轨。

5V ±2% 的主要稳压输出由 0.8V 至 5.5V 范围内的输入电压（即，来自 1 至 3 节电池组）维持。输入为1.8V （两节扁平电池）且其他电源轨空载时，它可以产生25mA电流，效率高达80%至90%。

-5V和10V输出来自低成本分立电荷泵，由转换器的开关节点（LX）通过“跨接电容”C3和C6驱动。LX节点在0V和高于5V电源轨的一级二极管压降之间切换，因此电荷泵的驱动电压得到了相当好的调节。此外，D1两端的压降在一定程度上补偿了两个电荷泵输出中的二极管压降。

更有用的是IC1在辅助轨上负载增加时的行为。其内部控制方案（限流、最小关断时间、脉冲频率调制）不断调整其开关频率以适应从电源轨汲取的净负载电流：当负载增加时，频率增加，通过跨接电容器产生更大的能量传输。其结果是电荷泵输出的一种伪调节。

这些模拟电源轨用于驱动精密运算放大器，其输入CMR和输出范围在电源轨内为2V至3V。因此，如果-5V输出低于-3V，10V输出高于8V，则电源轨足够好。因此，选择所示元件时，成本最低，纹波最低，而不是最大调节。例如有损RC输出滤波器，以及选择硅信号二极管而不是肖特基二极管。4.7μF 电容器 C4 和 C7 可以是高 ESR、具有 16V 额定值、1206 外壳和 Y5V 电介质的商用多层陶瓷类型，例如 AVX 的 1206YG475ZAT2A。

输出纹波随电源电压和输出负载而变化。该电路在 1.8V 输入电压下工作，在 2V 电源轨的 10mV 至 10mVp-p 负载范围内产生纹波幅度，对于 -15V 电源轨，在 30mV 至 5mVp-p 的负载范围内产生纹波幅度。通过将C5和C8增加到2.2μF，可以将这些纹波电平分别降低到1mV和5mV。

当辅助电源轨空载时，5V 输出的最大可用负载电流随输入电源电压而增加（图 2）。您可以通过用损耗较低的肖特基二极管代替D1来增加此可用输出功率。输入为1.8V时，三个电源轨（10V时负载5mA，5V负载10mA，-5V负载5mA）的输出功率为125mW。基于三节扁平电池的2.7V输入产生275mW。

图2.图5中1V主输出的可用负载电流随输入电压的增加而增加。

图3.图10中的标称5V和-1V辅助输出随输出电流而变化，如图所示。

MAX858工作在125mA的峰值电感电流。如果需要更大的电流，可以用MAX856 （500mA）或MAX756 （1A）代替，它们会相应地调整可用输出电流。请注意，这些变化需要不同的无源元件：电感和主输出二极管必须针对电感的峰值电流进行额定，但如果电荷泵的输出电流变化不大，则电荷泵可以保持不变。

也可以保留便宜、常见的商用双二极管 BAV70 和 BAV99，但详细规格各不相同，因此请仔细查看您实际使用的器件的数据表。例如，BAV70的直流正向电流（IF）和峰值正向浪涌电流（IFSM为1μs）因制造商而异，如下所示：IF = 200mA;IFSM = 500mA （摩托罗拉）， IF = 600mA;IFSM = 2A （国家半导体）， IF = 125mA;IFSM = 4A（飞利浦），IF = 250mA;IFSM = 4.5A （Temic）。在所有第二来源考虑中，这种谨慎可能是可取的。

注意：自最初构建此电路以来，升压型DC-DC转换器已得到改进。考虑在该电路中尝试MAX1724。它采用更小的封装（SOT23 与 micromax），消耗的静态电流明显更低，并且由于它包含一个同步整流器，因此无需二极管 D1。然而，由于内部同步整流器，该开关稳压器的LX节点不会在高于输出电压的二极管压降时进行开关，这会使+10V和-5V输出的幅度比使用原始DC-DC转换器实现的电压降低约一个二极管压降。

审核编辑：郭婷