产生双极性输出的无变压器 DC/DC 变换器

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。图 1 所示电路可以从由3v ~10v 输入产生 ±5v 输出,适用于没有地方安装变压器的设备。该电路所用的一种结构,能在 dc/dc 变换器处于关机模式时切断两个输出,这样就使处于关机(待机)模式时的静态电流很小。此外,无论输入电压高于或低于 5v,该电路都能提供经稳压的正5v和负 5v。因此,该电路可以由多种输入电源供电,如一块 3 v~4.2 v 锂离子电池,或一个 3.3 v~10v 墙上电源适配器。如果对电路稍作修改,你还可以将输入电压范围扩大到 2.5 v~ 16v,将输出范围扩大到 3 v~12v。

   该 dc/dc 变换器使用 2.7mhz 的开关频率,因而可以使用小而低矮的外部元件(输入/输出电容器和电感器)。使用三只小电感器来代替体积大的变压器,不仅能减小变换器的尺寸和高度,而且还能将功耗平均分配到整个电路板上,从而消除集中的热点。该电路的电流输出能力随输入电压的增加而增大(输入电压越高,输入电流就越小)。图 2 示出了最大输出电流与输入电压关系。“双输出”曲线表示±5v两个输出端被用同一电流加载时的最大允许输出电流。“单输出”曲线表示每个输出端被单独加载时的最大允许输出电流。当一个输出端的电流下降时,另一个输出端的电流输出能力增加,但不会超过该 dc/dc 变换器的输出电流额定值。

   由于-5v 输出并不控制 dc/dc 变换器的 pwm 反馈,所以 ,-5v 输出电压就会随输出电流的变化而改变。只要在每个输出端加一个 10ma~20ma 的预加负载,你就可以大大提高负载交叉稳压性能。预加负载可以保证 dc/dc 变换器工作在连续导通状态,此时电感器电流很稳定,足以提供恒定的电流。图 3 示出了正输出端(图3a)和负输出端(图3b)处于不同负载条件下的 -5v 输出电压稳压情况。在这种情况下,为提高负载交叉稳压性能,两个输出端均可连接到一个 20ma 的预加负载上。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计