引言：在對(duì)信號(hào)線性度放大要求非常高的應(yīng)用需要使用雙電源運(yùn)放，比如高精度測(cè)量?jī)x器、儀表等;那么就需要給雙電源運(yùn)放提供正負(fù)電源。

　　目錄

　　負(fù)電源電路原理

　　負(fù)電源的作用

　　如何產(chǎn)生負(fù)電源

　　負(fù)電源能作功嗎?

　　地的理解

　　負(fù)電壓產(chǎn)生電路

　　BUCK電路做負(fù)電壓

　　通過(guò)變壓器產(chǎn)生負(fù)電壓

　　電荷泵 + 線性穩(wěn)壓

　　使用SX1308 Boost芯片 與 線性穩(wěn)壓芯片L7915產(chǎn)生負(fù)壓

　　1. 反相Buck電路

　　電路概念：

　　電路設(shè)計(jì)：

　　工作原理：

　　2. Buck-Boost轉(zhuǎn)換器

　　工作原理：

　　3. 使用兩個(gè)Buck轉(zhuǎn)換器

　　電路概念：

　　設(shè)計(jì)示例：

　　設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　應(yīng)用場(chǎng)景

　　負(fù)電源電路原理

　　我們常用的BUCK降壓電路能得到正電壓，如圖所示。

　　其實(shí)BUCK降壓電路在不改變?cè)骷?shù)的情況下能變換得到與正電壓相可輸出能力的負(fù)電壓，如圖2所示;其工作原理和正電壓輸出是一樣的，得到的電源質(zhì)量也很高。

　　負(fù)電源的作用

　　雙極性信號(hào)處理：許多模擬電路(如運(yùn)算放大器)需要雙極性供電(正電壓和負(fù)電壓)，以便能夠處理正負(fù)信號(hào)。

　　信號(hào)放大：在音頻和視頻處理電路中，負(fù)電源可用于放大器提供必要的工作電壓范圍。

　　驅(qū)動(dòng)某些元件：某些傳感器和執(zhí)行器(如某些類型的電機(jī))可能需要負(fù)電壓來(lái)正常運(yùn)行。

　　如何產(chǎn)生負(fù)電源

　　使用DC-DC轉(zhuǎn)換器：

　　Buck-Boost轉(zhuǎn)換器：可以在輸入電壓范圍內(nèi)輸出正負(fù)電壓，適合需要雙向電壓的應(yīng)用。

　　反相Buck轉(zhuǎn)換器：通過(guò)特定的電路配置，將Buck轉(zhuǎn)換器的輸出極性反轉(zhuǎn)，輸出負(fù)電壓。

　　電池配置：

　　使用兩個(gè)電池組，其中一個(gè)提供正電壓，另一個(gè)提供負(fù)電壓，兩個(gè)電池的公共端為地。

　　運(yùn)算放大器配置：

　　通過(guò)運(yùn)算放大器構(gòu)建反相放大電路，也可以實(shí)現(xiàn)負(fù)電壓輸出。

　　負(fù)電源能作功嗎?

　　負(fù)電源本身并不直接“作功”，而是提供了電能的路徑和條件。在負(fù)電源的供電電路中，電流的流動(dòng)方向可能與正電源相反，但只要電路閉合，負(fù)電源同樣能驅(qū)動(dòng)電路中的器件，實(shí)現(xiàn)功的輸出。工作原理與正電源相同。

　　地的理解

　　地的定義：在電路中，地(Ground)通常是電壓的參考點(diǎn)，所有其他電壓都是相對(duì)于地來(lái)測(cè)量的。它可以是電路的零電位點(diǎn)。

　　地的類型：

　　信號(hào)地：用于信號(hào)電路的共同參考點(diǎn)。

　　電源地：用于電源電路的返回路徑。

　　虛地：在一些放大器電路中，基于反饋的作用，地的電位可以看作是虛地。

　　地的作用：

　　提供穩(wěn)定的參考電壓，確保電路正常工作。

　　降低噪聲干擾，保護(hù)電路元件。

　　負(fù)電壓產(chǎn)生電路

　　BUCK電路做負(fù)電壓

　　針對(duì)上述內(nèi)容我們進(jìn)行拓補(bǔ)改良，得到如下。

　　因此，使用Buck電路實(shí)現(xiàn)負(fù)電壓輸出可以通過(guò)一些特定配置來(lái)完成，雖然Buck轉(zhuǎn)換器通常用于降低電壓，但可以通過(guò)電路設(shè)計(jì)來(lái)生成負(fù)電壓。以下是幾種實(shí)現(xiàn)方法：

　　通過(guò)變壓器產(chǎn)生負(fù)電壓

　　注意負(fù)電壓的電解電容不要接反，電容正極接GND，電容負(fù)極接負(fù)電壓

　　電荷泵 + 線性穩(wěn)壓

　　建議使用同步整流功能的開(kāi)關(guān)電源芯片，電荷泵電路一般不用于大電流電路。

　　使用SX1308 Boost芯片 與 線性穩(wěn)壓芯片L7915產(chǎn)生負(fù)壓

　　1. 反相Buck電路

　　電路概念：

　　基本構(gòu)成：可以使用標(biāo)準(zhǔn)Buck轉(zhuǎn)換器電路，并在輸出端接入一個(gè)反向二極管或使用反相運(yùn)算放大器配置。

　　負(fù)電壓生成：通過(guò)將Buck轉(zhuǎn)換器的輸出與地連接，得到負(fù)電壓。

　　電路設(shè)計(jì)：

　　開(kāi)關(guān)管：選擇適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)管(如MOSFET)，根據(jù)輸入電壓和輸出電流要求。

　　電感和電容：選擇合適的電感和輸出電容，確保輸出電壓平穩(wěn)。

　　工作原理：

　　當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，電感儲(chǔ)存能量。

　　當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，電感的電流通過(guò)二極管向輸出端流動(dòng)，使得輸出電壓相對(duì)于地是負(fù)的。

　　2. Buck-Boost轉(zhuǎn)換器

　　如果Buck電路直接配置不夠靈活，可以考慮使用Buck-Boost轉(zhuǎn)換器。

　　工作原理：

　　Buck-Boost轉(zhuǎn)換器可以在輸入電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)升壓和降壓，適用于需要輸出負(fù)電壓的情況。

　　3. 使用兩個(gè)Buck轉(zhuǎn)換器

　　電路概念：

　　使用兩個(gè)Buck轉(zhuǎn)換器，一個(gè)產(chǎn)生正電壓，另一個(gè)從該正電壓生成負(fù)電壓。

　　設(shè)計(jì)示例：

　　第一個(gè)Buck轉(zhuǎn)換器將輸入電壓降低為所需的正電壓。

　　第二個(gè)Buck轉(zhuǎn)換器的輸入端連接到第一個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出，并配置為反向輸出，得到負(fù)電壓。

　　設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

　　電源選擇：確保電源能夠支持負(fù)電壓輸出。

　　控制策略：選擇合適的控制IC，確保能夠穩(wěn)定輸出負(fù)電壓。

　　濾波和穩(wěn)壓：在輸出端加入濾波電容，確保負(fù)電壓輸出的穩(wěn)定性和低噪聲。

　　熱管理：考慮開(kāi)關(guān)管和其他元件的散熱，防止過(guò)熱影響電路性能。

　　應(yīng)用場(chǎng)景

　　運(yùn)算放大器供電：許多運(yùn)算放大器需要負(fù)電壓供電，以處理雙極性信號(hào)。

　　傳感器供電：一些傳感器電路需要負(fù)電壓來(lái)確保其正常工作。