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常见的负压产生方式介绍

高工
2025-06-30 15:33:39     打赏

常见的负压产生方式有Buck-Boost、隔离变压器、Charge Pump、Cuk等,下面我们一一对其进行分析!

01Buck-Boost

Buck-Boost 拓扑是使用非常广泛的拓扑,其方便之处在于使用一颗普通的 Buck 芯片,改变接法即可变成 Buck-Boost 的应用,是使用较多的负压产生方式,在运放供电等场合有广泛的应用。

具体原理可以查看:【短视频MPS 电源小课堂第四话: 每一种 BUCK 均能分裂出 BUCK-BOOST 的人格

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不过需要注意,在 Buck 改 Buck-Boost 的应用中,Vin+|Vo| 的值需要小于 Buck 芯片的推荐 Vin 耐压值;最大输出电流能力也需要打一定折扣,推荐最大输出电流能力变为原本的 Vin/(Vin+|Vo|)。并且将 Buck 改为 Buck-Boost 之后,原本 Buck 芯片的 GND 和系统 GND 将不再是同一个电位,因此要做使能控制需要额外的电路。

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02隔离变压器

变压器通过磁耦合的方式产生隔离电压,这个隔离电压是相对电位差且与原边电路没有直接的连接,因此将输出端反接即为负压输出。

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隔离变压器输出负压最常用的是反激拓扑,比较典型的应用是变压器中心抽头作为副边 GND,两个对称的绕组即可实现对称的正负压输出。常见于多电平桥臂 IGBT 驱动等场合。

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使用隔离变压器可提高电路的安全性,市面上也有较多成熟的方案,从小功率到大功率可以较好地覆盖。缺点是变压器的引入使得电路整体尺寸较大,且针对不同规格的输入输出等级,往往需要设计不同的变压器。

03Charge Pump

Charge Pump 即电荷泵,其利用电容储能来实现电压的转换,工作状态也分为两个过程。Q1 和 Q3 导通时,输入给电容 C1 充电;Q2 和 Q4 导通时,电容 C1 放电给输出提供能量。

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Charge Pump 相比其他电源拓扑,省去了体积庞大的电感,其占板面积比较小,性价比比较高。常用于光模块、屏的负压偏置等场合。

04Cuk

对于 Cuk 电路大家可能比较陌生,不过如果你需要电流能力大同时输出纹波小的负压方案,Cuk 可能是你更好的选择。

由于 Cuk 电路的输出侧有电感 L2,其输出纹波相比负压的 Buck-Boost 等电路来说更小,且理论上来说不随输出负载的变化而变化。

但是 Cuk 电路的器件更多,这便导致了更高的占板面积及成本。且由于 Cuk 电路需要专门的芯片或者电路来进行输出电压的反馈调节,因此在市面上应用较少。

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总结一下 4 种负压产生方式的优缺点:

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院士
2025-06-30 16:19:59     打赏
2楼

   Charge Pump 即电荷泵,其利用电容储能来实现电压的转换,工作状态也分为两个过程。谢谢分享。


专家
2025-06-30 20:14:04     打赏
3楼

感谢分享


专家
2025-07-01 08:21:45     打赏
4楼

谢谢分享


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