工频变压器中如何输出正负电压

随着电子技术的提高，以及电子产品的发展，一些系统中经常会需要负电压为其供电。例如，在大功率变频器，会使用负电压为IGBT提供关断负电压;另外，在系统的运算放大器中，也会使用正负对称的偏置电压为其供电。如何产生一个稳定可靠的负电压已成为设计人员面临的关键问题。

负电压设计根据不同的负载电流有很多不同方案，以下是给出几种目前市面比较常见的负压方，可以根据不同用于场合使用合适的方案。

一、工频变压器输出正负电压

各位看到图1的电路是否有很强的亲切感，是否能想起大学时接触电子设计时的情景?此经典电路优点比较明显，电路结构简单、极低干扰噪声、稳定性好;同时此电路也有缺点，输入交流电范围窄(一般是220VAC±5%)，体积重量大;虽然此电路缺点明显目前还有一些应用采用此方案设计。此方案主要是利用变压器产生负电压在通过线性稳压器7905进行稳压。

二、电源模块输出负电压

由于电子元件制造工艺技术越来越好，能量损耗越来越低，这样一来越来越有利于电源的模块化发展。而且在设计上也能做到小型化，轻型化设计。

1、非隔离负压输出负电压

如图3所示，此电源模块应用与常用的LM7805类似，而且不需要安装散热片。如上图，我们需要正负电压给运放等供电时，只需要两个ZY78xxS-500电源即可实现。

2、隔离电源模块输出正负电压

在电力、工业、通讯等对抗干扰性能要求较高的场合，一般需要对电源进行隔离处理来隔离从总电源端的干扰。此种应用时如果需要用到负电压，可以直接采用隔离电源模块直接输出正负电压给系统供电。

三、Buck-Boost拓扑设计输出负电压

除了采用隔离模块方案，我们还可以选择芯片自己设计负压电路，此处我们介绍一下较容易设计的非隔离负压输出Buck-Boost电路。如图6此电路只需要主控芯片、电感、电容等芯片，目前MPS的DC-DC电源芯片都支持Buck-Boost的设计结构，可以根据不同输出电流选择合适型号。

从图6的拓扑中可以看出输入电压与输出电压极性是相反的，因此Buck-Boost拓扑结构又简称为倒相拓扑。图7是采用MP2359DT设计的-15V电源电路，MP2359DT是采用SOT23-6的封装，整个电路占用PCB面积较小。

负电压设计方案多种多样，哪一个方案适合你的设计，还是需要综合考虑不同应用、不同技术要求而定。

负电压产生电路原理图

我们经常需要在电子电路中使用负电压。例如，当我们使用运放时，我们经常需要为其创建一个负电压。这是他的电路从正 5V 电压到负 5V 电压的简单说明。

当我需要使用负电压时，我通常会选择使用特定的负电压产生芯片，例如ICL7600、LT1054等，但这些芯片非常昂贵。哦，我几乎完全忽略了 MC34063。使用最多的是这个芯片。我不会详细介绍数据表中有关 34063 负压产生电路的信息。我们来看看单片电子电路中我们常用的两种负压发生电路。

目前许多单片机中都存在PWM输出。当我们使用单片机时，PWM常常失效。利用它来帮助制造负压是一个明智的决定。

产生负电压的最简单电路之一是上面所示的电路。他使用的原件最少。这很容易做到;我们需要给他的只是一个大约 1 kHz 的方波。需要注意的是，该电路的发电负载能力很低，加上负载后的电压降也相当可观。

负电压产生电路分析

电压是表示单位电荷在静电场中由于各种电势而产生的能量差的物理量。有时也称为电势差或电势差。由于电场力，单位正电荷从 A 点移动到 B 点所必须付出的努力决定了其大小，电压的方向被描述为从高电势移动到低电势。

简单地解释一下，电压是相对于某个位置的参考点的电位差。E - E 参数等于 V。通常，我们使用电源的负极作为参考点。电源电压为Vcc=E电源正-E电源负。

如果您想产生负电压，只需让它具有相对于电源负极较低的电势即可。为了降低成本，必须使用另一个电源。基本思想是将两个电源彼此串联。参考电源1的负极与电源2的正极串联。负电压出现在电源 2 的负极端子处。

产生负电压的电路：通过给电容器充电，相当于创建了一个新的电源。一旦电容器与 GND 串联，就可以与电源 2 相媲美。产生负电压。

1、电容充电：充电电路为VCC-Q2-C1-D2-GND，当PWM为低电平时，Q2导通，Q1截止，VCC通过Q2对C1充电。C1 上右为负，左为正。

2. 电容C1充电完成。

3、电容器C1的高电位极与参考点串联。C1作为电源。C1 放电和 C2 续流产生负电压。

当 PWM 为低电平时，Q2 关断，Q1 导通，C1 开始放电。C1-C2-D1是放电回路，在这个操作过程中C2实际上是在充电。充满电后，C2 底部为正极，顶部为负极。如果VCC电位为5:00伏，则可以输出-5V电压。

负电压电源设计在电子设备中具有广泛的应用价值。本文将介绍负电压电源设计的基本原理和方法，并探讨其应用方案。

一、负电压电源设计原理

负电压电源是一种能够产生负电压的电源，其基本原理是通过DC-DC转换器或者电荷泵等电路将正电压转换为负电压。DC-DC转换器是通过开关和储能元件的组合来调节输出电压，而电荷泵则是通过电荷的积累和转移来实现电压的变换。

负电压电源的设计需要考虑到电路的稳定性、效率、噪声等方面。在电路设计中，需要选择合适的开关和储能元件，以及合适的控制策略，以保证负电压电源的稳定性和效率。同时，还需要采取措施降低噪声和干扰，以保证电源的稳定性。

二、负电压电源设计方法

负电压电源的设计方法包括正负电压转换和单极型输出两种。正负电压转换是将正电压转换为负电压的方法，而单极型输出则是输出单一极性的电压。

正负电压转换

正负电压转换是通过DC-DC转换器来实现的。DC-DC转换器包括开关、储能元件和控制电路等部分。通过控制开关的开闭和储能元件的充放电，DC-DC转换器可以将输入的正电压转换为负电压。正负电压转换的方法具有较高的效率和稳定性，但需要设计复杂的电路和控制策略。

单极型输出

单极型输出是通过电荷泵来实现的。电荷泵包括多个电容和开关，通过控制开关的开闭和电容的充放电，电荷泵可以将输入的正电压转换为单极性的输出电压。单极型输出的方法具有简单的电路结构和较低的成本，但效率较低且输出电压范围有限。