《電子技術應用》
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产生双极性输出的无变压器DC/DC变换器
摘要: 要从单个正极性输入产生双极性(正和负)输出的常见方法是采用变压器。虽然这种设计比较简单,但变压器本身会带来体积问题。把一个变压器装入一台要求减小电路占用面积和高度的设备中,这是具有挑战性的。
Abstract:
Key words :

要從單個正極性輸入產生雙極性(正和負)輸出的常見方法是采用變壓器。雖然這種設計比較簡單,但變壓器本身會帶來體積問題。把一個變壓器裝入一臺要求減小電路占用面積和高度的設備中,這是具有挑戰性的。圖 1 所示電路可以從由3V ~10V 輸入產生 ±5V 輸出,適用于沒有地方安裝變壓器的設備。該電路所用的一種結構,能在 DC/DC 變換器處于關機模式時切斷兩個輸出,這樣就使處于關機(待機)模式時的靜態電流很小。此外,無論輸入電壓高于或低于 5V,該電路都能提供經穩壓的正5V和負 5V。因此,該電路可以由多種輸入電源供電,如一塊 3 V~4.2 V 鋰離子電池,或一個 3.3 V~10V 墻上電源適配器。如果對電路稍作修改,你還可以將輸入電壓范圍擴大到 2.5 V~ 16V,將輸出范圍擴大到 3 V~12V。
一個簡單電路就能在無需變壓器的情況下由單個正輸入電壓產生 +/-5V 輸出電壓
圖1,一個簡單電路就能在無需變壓器的情況下由單個正輸入電壓產生 +/-5V 輸出電壓。


  該 DC/DC 變換器使用 2.7MHz 的開關頻率,因而可以使用小而低矮的外部元件(輸入/輸出電容器和電感器)。使用三只小電感器來代替體積大的變壓器,不僅能減小變換器的尺寸和高度,而且還能將功耗平均

 

分配到整個電路板上,從而消除集中的熱點。該電路的電流輸出能力隨輸入電壓的增加而增大(輸入電壓越高,輸入電流就越小)。圖 2 示出了最大輸出電流與輸入電壓關系。“雙輸出”曲線表示±5V兩個輸出端被用同一電流加載時的最大允許輸出電流。“單輸出”曲線表示每個輸出端被單獨加載時的最大允許輸出電流。當一個輸出端的電流下降時,另一個輸出端的電流輸出能力增加,但不會超過該 DC/DC 變換器的輸出電流額定值。
本圖示出了雙輸出和單輸出的最大輸出電流與輸入電壓關系曲線
圖2,本圖示出了雙輸出和單輸出的最大輸出電流與輸入電壓關系曲線。


  負載交叉穩壓是這類電路的另一個重要的設計考慮因素。由于-5V 輸出并不控制 DC/DC 變換器的 PWM 反饋,所以 ,-5V 輸出電壓就會隨輸出電流的變化而改變。只要在每個輸出端加一個 10mA~20mA 的預加負載,你就可以大大提高負載交叉穩壓性能。預加負載可以保證 DC/DC 變換器工作在連續導通狀態,此時電感器電流很穩定,足以提供恒定的電流。圖 3 示出了正輸出端(圖3a)和負輸出端(圖3b)處于不同負載條件下的 -5V 輸出電壓穩壓情況。在這種情況下,為提高負載交叉穩壓性能,兩個輸出端均可連接到一個 20mA 的預加負載上。
這些曲線示出了 -5V 電源隨5V 輸出變化的穩壓情況(a)和-5V電源隨-5V 輸出變化的穩壓情況(b)。
圖3,這些曲線示出了 -5V 電源隨5V 輸出變化的穩壓情況(a)和-5V電源隨-5V 輸出變化的穩壓情況(b)。

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