负电压线性稳压器

什么是负电压?说到电压,一切都是相对的。不同的电导体之间有不同的电位。这意味着一个电压可以高于另一个电压。这种情况下一般不会使用"负电压"的描述。我们所说的负电压是指一个电压低于系统的地电位。图1是一个3.3V电源电压和0V系统地电位的示例。在这个系统中,需要测量和记录传感器的信号。这些信号可能在+2.5V和–2.5V之间。

为了检测这些信号,我们采用+3.3V的正电源电压和–3.3V的负电源电压的运算放大器。且系统中已经提供+3.3V正电压。对于所需的–3.3V负电压,可以利用系统的–5V来产生。该电压轨可能来自基于变压器的电源,通常该电压是没有经过精确调节的。为了精准生成–3.3V,我们需要使用线性稳压器。

市场上有众多适用于正电压的线性稳压器可供选择。在需要转换负电压的应用中,是否可以使用这种正线性稳压器?

图1显示了用于这种应用中的正线性稳压器。图中的可调电阻代表线性稳压器的调整元件。对于这种线性稳压器IC来说,VIN、VOUT和GND连接器之间的电压关系是完全相同的,就像在正电压应用中一样。然而,在这种环境中使用正线性稳压器有几个缺点。该电路将使用电阻分压器来调节基于–5V电压轨的输出电压,而不是基于0V电压轨、系统地。这会导致–5V电压轨上的干扰和噪声直接耦合到产生的–3.3V轨上。此外,稳压精度也相当差。当–5V电源电压精度只有±10%时,这个不精确度也会耦合到–3.3V产生的输出电压上。

Figure 1

图1. 产生负电压的正线性稳压器。

在这种情况下使用正线性稳压器的第二个缺点是线性稳压器设备的I/O引脚(例如使能引脚)将以–5V为参考。如果需要监控不同电压的上电序列,则可能需要电平转换。

图2所示的是相同系统,但是使用了专为降压负电压设计的线性 稳压器。这些IC被称为负线性稳压器。ADI公司的新型ADP7183负线性稳压器专为最低噪声、最高电源抑制比(PSRR)而设计。这使得该器件非常适合对电源噪声敏感节点的滤波应用。

Figure 2
图2. 产生负电压的负线性稳压器。

如果使用如图2所示的负线性稳压器,则产生的–3.3V是相对于0V 地电压进行稳压。这将产生非常低的噪声和精确的输出电压。此 外,I/O引脚以0V的系统地为参考,可以省去电平转换。

这样一来,特殊的负线性稳压器在转换负电压或滤波负电压时就显得尤为重要。市场上的负线性稳压器通常供应有限。ADP7183(300 mA)和ADP7185 (500 mA)等新产品为设计人员提供了更多可用 的产品系列。

测验:

对了—为什么使用LDO?您仍在使用7805标准件以获得稳定的5V输出吗?但是7805需要7V(最小)输入电压。假定我们需要100毫安的输出电流。

7805与ADP150这种LDO相比,哪种效率更高?

提示:查看ADP150数据手册。

答案见学子专区

作者

Frederik Dostal

Frederik Dostal

Frederik Dostal曾就读于德国埃尔兰根-纽伦堡大学微电子学专业。他于2001年开始工作,涉足电源管理业务,曾担任多种应用工程师职位,并在亚利桑那州凤凰城工作了4年,负责开关模式电源。他于2009年加入ADI公司,现担任位于德国慕尼黑的ADI公司的电源管理现场应用工程师。