在电子电路设计领域,我们应充分认识到,PWM(脉宽调制)波形不仅在开关电源中发挥着重要作用,而且它们还有可能被用来生成负电压。
负电压生成电路概述
电子电路设计的多个层面经常需要运用到负电压,尤其是在运用运算放大器时,建立负电压供应往往是必不可少的步骤。这里,我将对如何从正5伏电压转换到负5伏电压的电路原理作一番浅显的阐释。
虽然产生负电压的常规做法是选用专用的负压生成集成芯片,这类芯片一般价格偏高,典型的例子包括ICL7600、LT1054、MC34063等型号。在这些型号中,MC34063是使用频率较高的一种,关于34063的负压产生电路在其datasheet中已有明确描述,因此这里不再赘述。相反,我要介绍的是在微控制器电子电路领域中,两种较为通用的负电压生成电路。
![image-20231226194912151](https://lxlinux.superbed.verylink.top/item/658abe15c458853aefad1e3a.png)
现在很多MCU都带有PWM输出,在使用单片机的时候PWM很多时候是没有用到的,用它辅助产生负压是不错的选择。
上面的电路是一个最简单的负压产生电路了。使用的原件是最少的了,只需要给它提供1kHz左右的方波就可以了,相当简单。这里需要注意这个电路的带负载能力是很弱的,同时在加上负载后电压的降落也比较大。
由于上面的原因产生了下面的这个电路:
![image-20231226194914966](https://lxlinux.superbed.verylink.top/item/658abe16c458853aefad20fb.png)
负电压产生电路分析
电压的定义:电压(voltage),也称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功,电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。
说白了就是:某个点的电压就是相对于一个参考点的电势之间的差值。V某=E某-E参。一般把供电电源负极当作参考点。****电源电压就是Vcc=E电源正-E电源负。
想产生负电压,就让它相对于电源负极的电势更低即可。要想更低,必须有另一个电源的介入,根本原理都是利用两个电源的串联。电源2正极串联在参考电源1的负极后,电源2负极就是负电压了。
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一个负电压产生电路:利用电容充电等效出一个新电源,电容串联在GND后,等效为电源2,则产生负电压。
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1、电容充电:当PWM为低电平时,Q2打开,Q1关闭,VCC通过Q2给C1充电,充电回路是VCC-Q2-C1-D2-GND,C1上左正右负。
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2、电容C1充满电。
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3、电容C1作为电源,C1高电势极串联在参考点。C1放电,从C2续流,产生负电压。
当PWM为高电平时,Q2关闭,Q1打开,C1开始放电,放电回路是C1-C2-D1,这实际上也是对C2进行充电的过程。C2充好电后,下正上负,如果VCC的电势为5点几伏,就可以输出-5V的电压了。
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