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如何實(shí)現(xiàn)-12V輸入到+5V輸出?

發(fā)布時(shí)間:2019-12-09 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】這樣的一個(gè)應(yīng)用:-12V的輸入,+5V的非隔離輸出, 也就是負(fù)電壓輸入、正電壓輸出,應(yīng)該采用什么結(jié)構(gòu)的變換器?
 
這樣的一個(gè)應(yīng)用:-12V的輸入,+5V的非隔離輸出, 也就是負(fù)電壓輸入、正電壓輸出,應(yīng)該采用什么結(jié)構(gòu)的變換器?
 
反激變換器可以實(shí)現(xiàn)上述的電壓變換,但要用到變壓器,如果不用變壓器,那么是否有其它的更簡(jiǎn)單的方法?
 
電源控制IC內(nèi)部所有的電路都是以IC的地管腳為基準(zhǔn),如果將輸入電壓的負(fù)端,連接到IC控制器的地管腳,那么對(duì)于變換器而言,輸入電壓相當(dāng)于正電壓,如圖1所示。
 
如何實(shí)現(xiàn)-12V輸入到+5V輸出?
圖1:負(fù)輸入端連接到IC地
 
輸入電壓為-12V,變換器的輸入電壓相當(dāng)于+12V;輸出+5V相當(dāng)于+17V,因此,這個(gè)應(yīng)用相當(dāng)于將+12V電壓升到+17V,可以使用BOOST變換器,VCC相對(duì)于IC的地管腳(-12V)也是正電壓,可以正常供電,如圖2所示。
 
 如何實(shí)現(xiàn)-12V輸入到+5V輸出?
圖2:BOOST變換器
 
輸出若采用二個(gè)電容串聯(lián),中間點(diǎn)連接到輸入地,相對(duì)于輸入地,就可以取出+5V電壓。由電路的連接關(guān)系,串聯(lián)端下邊電容和輸入電容并聯(lián),可以省去。
 
 如何實(shí)現(xiàn)-12V輸入到+5V輸出?
圖3:+5V輸出電壓
 
若IC的FB管腳內(nèi)部參考電壓為2.5V,反饋調(diào)節(jié)要求R2的電壓(FB管腳對(duì)IC的地管腳的電壓)保證恒定的2.5V,同時(shí)流過(guò)R1、R2的電流相同(忽略流入FB管腳的電流),從而保證系統(tǒng)的調(diào)節(jié)維持輸出電壓的恒定。
 
IC的地管腳電壓為-12V,VR2=2.5V,則FB管腳的電壓為-9.5V;輸出電壓為+5V,輸出對(duì)IC的地管腳電壓為+17V,VR1=14.5V。
 
輸入電壓有一定的波動(dòng)范圍,如果輸入電壓變?yōu)?15V,VR2=2.5V恒定,VR1仍然為14.5V,F(xiàn)B管腳的電壓為-12.5V,輸出端對(duì)IC的地管腳的電壓仍然為+17V,輸出端對(duì)系統(tǒng)輸入地的電壓為:17-15V=+2V,而不是+5V。因此,輸入的負(fù)電壓發(fā)生變化時(shí),輸出電壓也會(huì)發(fā)生改變,直接用這樣的反饋不滿足要求。
 
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圖4:反饋控制
 
為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)輸入負(fù)電壓發(fā)生變化時(shí),IC的反饋調(diào)節(jié)維持輸出電壓的穩(wěn)定,必須要將R1、R2隔離,同時(shí)還要滿足前面的二個(gè)條件。
 
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圖5:R1/R2隔離
 
三極管的集電極電流和發(fā)射極電流大約相等,相互隔離,同時(shí)受基極電流控制,可以實(shí)現(xiàn)上述功能。
 
由圖中R1/R2的電流方向,如果NPN管,R1接集電極,R2接發(fā)射極,基極能連接的點(diǎn)有輸入地、輸入負(fù)電壓端和輸出端。
 
基極連接到輸入負(fù)電壓端,NPN管無(wú)法工作;基極連接到輸出端,輸出端和FB管腳的壓降保持恒定的0.6V,不滿足調(diào)節(jié)要求;基極連接到輸入地,F(xiàn)B管腳將被箝位在-0.6V,也不滿足調(diào)節(jié)。
 
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圖6:NPN管隔離R1/R2隔離
 
改用PNP管,如圖7所示,R1接發(fā)射極,R2接集電極,用上面分析方法,基極連接到輸出端或輸入負(fù)電壓端,都不滿足要求。基極連接到輸入地,可以滿足系統(tǒng)調(diào)節(jié)的要求。
 
如何實(shí)現(xiàn)-12V輸入到+5V輸出?
圖7:PNP管隔離R1/R2隔離
 
電阻R2的電流為:
 iR2=VFB/R2
 iR2==iR1
 iR1=(Vo-0.6V )/R1
 
其中,三極管VBE=0.6V,VFB=2.5V。選取合適R2,由上式,就可以計(jì)算R1的值。為了系統(tǒng)穩(wěn)定,可以在輸出端到輸入地之加一個(gè)阻值較大的電阻作為假負(fù)載。
 
MOSFET導(dǎo)通:
 
如何實(shí)現(xiàn)-12V輸入到+5V輸出?
MOSFET關(guān)斷:
 
如何實(shí)現(xiàn)-12V輸入到+5V輸出?
 
由電感的伏秒值平衡: 
 
 如何實(shí)現(xiàn)-12V輸入到+5V輸出?
 
當(dāng)輸入負(fù)電壓或輸出負(fù)載的變化導(dǎo)致輸出電壓發(fā)生改變時(shí),例如,若輸出降低,R2、R1的電流降低,VFB電壓降低,內(nèi)部COMP腳電壓上升,占空比增加,從而提高輸出電壓。
 
同樣的類(lèi)似的應(yīng)用,如-48V的輸入,+5V的非隔離輸出,也可以用本文的方法實(shí)現(xiàn)。
 
 
 
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