Zaloguj się
Wszystkie
14 października 2022
1479
Ujemne napięcia wyjściowe z dodatniego zasilania
Od czasu do czasu zachodzi konieczność zastosowania ujemnej szyny zasilającej, podczas gdy dostępne jest tylko dodatnie napięcie wejściowe DC. W przypadku zasilania prądem zmiennym nie stanowi to problemu, ponieważ wiele wyjść dodatnich i ujemnych można łatwo uzyskać z prostych układów prostownik/stabilizator. Gdy dostępne jest jednak tylko wejście DC, konieczne jest zastosowanie technik impulsowych, aby wygenerować wyjście ujemne. Tam gdzie wymagane są stosunkowo duże prądy można zastosować SMPS z transformatorem posiadającym wiele uzwojeń wtórnych (patrz rysunek 4.5 w czwartym odcinku serii). Jednakże, gdy potrzebne są tylko niskie prądy (<100 mA), mniej złożone rozwiązanie może być oparte na układzie znanym jako „pompa ładunku”.
Pompy ładunku
Układ oparty jest na układach Analog Devices ADM660 i ADM8660 (ADM660 może pracować zarówno jako inwerter napięcia jak i podwajacz napięcia). Podczas pracy jako inwerter napięcia, pompy ładunkowe ADM660/8660 zamieniają wejście w zakresie od +1,5 V do +7 V na odpowiadające mu ujemne wyjście w zakresie od –1,5 V do –7 V. Ponieważ do pracy pompy ładunku wymagane są tylko dwa zewnętrzne kondensatory, a maksymalna sprawność na poziomie około 90% jest osiągalna przy prądach obciążenia do 50 mA, ten odwracający układ jest idealny do generowania ujemnej szyny w niskonapięciowych systemach zasilanych z pojedynczego źródła. Wejście sterujące częstotliwością (FC) umożliwia wybór trybu pracy pompy ładunku z częstotliwością 25 kHz lub 120 kHz. Dla pracy przy 25 kHz, kondensatory pompy ładunku (C2 i C3) powinny być miniaturowymi kondensatorami elektrolitycznymi o niskim współczynniku ESR (patrz poprzedni miesiąc); natomiast dla 120 kHz wartości te mogą być zredukowane do 2,2 μF (ponownie należy zastosować elementy o niskim współczynniku ESR). Wewnętrzny generator zegarowy w układach ADM660/8660 dostarcza dwa wyjścia o przeciwnej fazie i o częstotliwości równej połowie częstotliwości zegara. Te dwa wyjścia sterują parami przełączników (S1/S2 i S3/S4). Należy pamiętać, że gdy S1/S2 są zamknięte, S3/S4 są otwarte i odwrotnie. Gdy S1/S2 są zamknięte, a S3/S4 otwarte, C2 ładuje się do dodatniego napięcia wejściowego. Gdy S1/S2 są otwarte, a S3/S4 zamknięte, ładunek w C2 jest przekazywany do C3. Ponieważ dodatnia nóżka C3 jest uziemiona (tj. 0 V), na jej ujemnej nóżce pojawi się ujemny sygnał wyjściowy. W ten sposób napięcie wejściowe jest efektywnie odwrócone (tzn. wyjście będzie miało taką samą wielkość jak wejście, ale będzie miało przeciwną polaryzację). Układ oparty na ADM8660 z dodatkiem kondensatora wejściowego redukującego szumy (C1) oraz wskaźnika napięcia wyjściowego (R1 i D1). Przy napięciu wejściowym 5 V układ ten wytworzy bez obciążenia na wyjściu napięcie o wartości –5 V. Przy obciążeniu 50 mA napięcie wyjściowe spadnie do około –4,5 V, a przy maksymalnym obciążeniu 100 mA napięcie wyjściowe będzie mniejsze niż –3,9 V. Nasz praktyczny projekt zaprezentuje alternatywne podejście do niskoprądowych, ujemnych źródeł zasilania w postaci konwertera 555, podobnego do podwajacza napięcia z poprzedniego odcinka, ale wytwarzającego ujemne napięcie wyjściowe zamiast dodatniego.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
