周末隨想： 如何實現(xiàn)-12V輸入到 5V輸出?
時間：2021-08-19 15:42:59
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[導讀]這樣的一個應(yīng)用：-12V的輸入，5V的非隔離輸出，也就是負電壓輸入、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，如果將輸入電壓的負端,...
這樣的一個應(yīng)用：-12V的輸入， 5V的非隔離輸出， 也就是負電壓輸入、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，如果將輸入電壓的負端,連接到IC控制器的地管腳，那么對于變換器而言，輸入電壓相當于正電壓，如圖1所示。
圖1：負輸入端連接到IC地
?輸入電壓為-12V，變換器的輸入電壓相當于 12V；輸出 5V相當于 17V，因此，這個應(yīng)用相當于將 12V電壓升到 17V，可以使用BOOST變換器，VCC相對于IC的地管腳（-12V）也是正電壓，可以正常供電，如圖2所示。
圖2：BOOST變換器?輸出若采用二個電容串聯(lián)，中間點連接到輸入地，相對于輸入地，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。
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IC的地管腳的電壓）保證恒定的2.5V，同時流過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IC的地管腳電壓為 17V，VR1=14.5V。?輸入電壓有一定的波動范圍，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IC的地管腳的電壓仍然為 17V，輸出端對系統(tǒng)輸入地的電壓為：17-15V= 2V，而不是 5V。因此，輸入的負電壓發(fā)生變化時，輸出電壓也會發(fā)生改變，直接用這樣的反饋不滿足要求。
圖4：反饋控制?為了實現(xiàn)當輸入負電壓發(fā)生變化時，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，同時還要滿足前面的二個條件。
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圖5：R1/R2隔離?
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，基極能連接的點有輸入地、輸入負電壓端和輸出端。
基極連接到輸入負電壓端，NPN管無法工作；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)。
圖6：NPN管隔離R1/R2隔離
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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。圖7：PNP管隔離R1/R2隔離
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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阻值較大的電阻作為假負載。?MOSFET導通：MOSFET關(guān)斷：由電感的伏秒值平衡:?
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當輸入負電壓或輸出負載的變化導致輸出電壓發(fā)生改變時，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現(xiàn)。
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