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技術(shù)專題

雙電源的布局:功能特性


電源對(duì)所有電子設(shè)備功能的重要性保持不變。沒有電源,電子設(shè)備無論復(fù)雜性如何都將停止工作。但是,電源并不是所有的方案。一些電子設(shè)備需要更特定類型的電源以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓δ堋7洗霜?dú)特標(biāo)準(zhǔn)的一種此類電源是雙電源。

雙電源特性

雙電源的名稱可能會(huì)引起誤解。盡管它確實(shí)提供了兩個(gè)單獨(dú)的電壓,一個(gè)正電壓和一個(gè)負(fù)電壓,但電源本身仍然是單個(gè)電源。例如,此處的區(qū)別是您可以從單個(gè)電源同時(shí)獲得+12伏和-12伏的電壓。

這種獨(dú)特的電源配置可能是有利的,并使某些設(shè)備功能成為可能。在筆記本電腦和電視等設(shè)備中,對(duì)雙電源的需求是最主要的。

許多電子模擬電路需要雙電源才能正常工作,運(yùn)算放大器電路尤其如此。負(fù)電壓電源也是各種數(shù)字系統(tǒng)(例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器和比較器)的要求。然而,對(duì)于這些設(shè)備,當(dāng)前的需求將是最小的,并且產(chǎn)生如此小的負(fù)電源作為獨(dú)立設(shè)備既不具有成本效益,也不具有效率。這主要是由于需要大量的集成電路和分立組件來實(shí)現(xiàn)所需的功率水平。

雙電源和運(yùn)算放大器

運(yùn)算放大器需要雙電源軌才能正常工作。它們產(chǎn)生輸出電壓的典型輸入信號(hào)范圍可以是負(fù)值或正值,因此需要移位。 

來自運(yùn)算放大器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是相對(duì)于地面的,通常在兩個(gè)電源軌之間。因此,正電源和負(fù)電源通常相對(duì)于地面對(duì)稱,但并非每次都對(duì)稱。如果沒有雙電源,則運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)將鉗位在地電位。

放大器

觀察上述運(yùn)算放大器的連接圖時(shí),很明顯沒有接地引腳或端子。

運(yùn)算放大器僅需要正電源線和負(fù)電源線之間的電壓即可工作。可以用等于總和的單個(gè)電源滿足其電壓需求。但是,由于這些電路通常需要接地參考,因此我們將運(yùn)算放大器描述為具有雙電源。

雙電源的布局

由于當(dāng)今許多設(shè)備需要較低的電壓,因此我們將研究將單電壓轉(zhuǎn)換為+5伏和-5DC雙電源的過程。有多種可用的方法使您能夠拆分單個(gè)電壓,但是它們不能提供恒定的虛擬地電位。

例如,我們可以使用一對(duì)電池來實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)。但是,不管我們的電路設(shè)計(jì)的有效性如何,一個(gè)電池不可避免地會(huì)比另一個(gè)電池更快地耗盡。當(dāng)然,這會(huì)導(dǎo)致我們的雙極性電壓出現(xiàn)問題。

當(dāng)提到運(yùn)算放大器時(shí),虛擬接地表示在特定節(jié)點(diǎn)上的電壓幾乎等于接地電壓或0伏。但是,沒有物理連接到地面。所描述的概念在運(yùn)算放大器電路的分析中很有用,并且簡(jiǎn)化了許多必要的計(jì)算。

同樣,我們也可以使用電阻分壓器。但是,在那種情況下,一部分功率將以熱量的形式耗散,并且雙電源電壓將遭受穩(wěn)定性問題的困擾。當(dāng)然,除非我們將CMOS開關(guān)電容器電壓轉(zhuǎn)換器(例如ICL7660)集成到我們的設(shè)計(jì)中。這些單片CMOS開關(guān)電容器電壓轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⒄斎腚妷杭颖叮聪啵謮荷踔帘对觥?/span>

對(duì)于我們的布局,我們將利用ICL7660ICL7660A來創(chuàng)建我們的雙電源。同樣,就規(guī)格而言,這些單片CMOS電壓轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換范圍為+1.5伏至+10伏的輸入電壓,輸出電壓范圍為-1.5伏至-10伏。此外,ICL7660ICL7660A已經(jīng)包含完成一個(gè)負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器的所有必要電路,除了兩個(gè)必需的外部電容器。

雙5v電路

上面的電路圖表示使用ICL760的完整±5伏雙電源。同樣,通過這種設(shè)計(jì),無論是壁式充電器還是計(jì)算機(jī)的USB端口,您都可以從任何USB端口獲得必要的+5伏輸入電壓。

其他ICL7660應(yīng)用注意事項(xiàng)

 

您應(yīng)將C2電容器放在IC2附近,以防止器件閂鎖。另外,對(duì)于ICL7660A,請(qǐng)勿施加超過12伏的電壓;對(duì)于ICL7660,請(qǐng)勿施加超過10伏的電壓。

當(dāng)使用超過3.5伏的電源電壓時(shí),避免將LV端子接地。

使用極化電容器時(shí),應(yīng)將C2[+]端子接地,并且還應(yīng)將C1[+]端子連接到ICL7660ICL7660A的引腳2

作為建議,應(yīng)使用低值ESR(等效串聯(lián)電阻)電容器代替C1C2,以獲得性能。上圖

如果USB和電路之間的線長(zhǎng)較長(zhǎng),則應(yīng)在輸入電源兩端連接一個(gè)緩沖電容器。

此電路設(shè)計(jì)的輸出電路限制為40毫安。如果對(duì)雙電源的要求更高,則可以使用IC MAX660代替U1

雙電源是有利的電路,在某些情況下是很好要求。盡管從整體上看它可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路,但它并沒有削弱其在運(yùn)算放大器等設(shè)備功能中的重要性。雙電源是當(dāng)今許多電子設(shè)備中必不可少的組件。 

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