Обычным способом получения двуполярного (положительного и отрицательного) выходного напряжения из одного положительного входного напряжения является использование трансформатора. Хотя подобные конструкции относительно просты, проблему создают большие размерs трансформатора. Установка трансформатора в приложение со строгими ограничениями по площади и высоте может оказаться непростой задачей. Схема на Рисунке 1 вырабатывает напряжения ±5 В из входного напряжения от 3 до 10 В и подходит для приложений, в которых недостаточно места для размещения трансформатора. В схеме используется топология, позволяющая отключать оба выхода, когда DC/DC преобразователь находится в режиме останова, поэтому в режиме ожидания ток покоя мал. Схема стабилизирует положительное и отрицательное напряжения 5 В, независимо от того, выше ли входное напряжение, чем 5 В, или ниже. Таким образом, схема может работать от различных источников входного напряжения, таких как литий-ионный аккумулятор напряжением от 3 до 4.2 В или сетевой адаптер напряжением от 3.3 до 10 В. Немного изменив схему, можно расширить диапазон входных напряжений до 2.5-16 В и выходных – до 3-12 В.
 |
|
| Рисунок 1. | Простая схема вырабатывает –5 В из одного входного положительного напряжения, не нуждаясь в трансформаторе. |
Частота переключения 2.7 МГц DC/DC преобразователя позволяет использовать небольшие низкопрофильные внешние компоненты (входной и выходной конденсаторы и дроссель). Использование трех небольших дросселей вместо одного громоздкого трансформатора не только уменьшает габариты и высоту преобразователя, но и равномерно распределяет рассеиваемую мощность по плате, устраняя тем самым концентрированные точки перегрева. Допустимая нагрузка схемы по выходному току возрастает с увеличением входного напряжения (чем больше входное напряжение, тем меньше входной ток). На Рисунке 2 показана зависимость максимального выходного тока от входного напряжения. Кривая «оба канала» соответствует максимально допустимому суммарному току обоих выходов ±5 В при нагрузке их одинаковыми токами. Кривая «один канал» соответствует максимально допустимому току каждого выхода при нагрузке одного любого выхода. Когда ток одного выхода уменьшается, допустимая токовая нагрузка другого выхода увеличивается до тех пор, пока не будет превышен допустимый ток DC/DC преобразователя.
 |
|
| Рисунок 2. | На этом графике показана зависимость максимального выходного тока от входного напряжения для обоих выходов или одного выхода. |
Еще одним важным соображением при проектировании схем такого типа является перекрестная стабилизация. Поскольку выходное напряжение –5 В не управляется обратной связью ШИМ DC/DC преобразователя, напряжение –5 В зависит от выходного тока. Перекрестную стабилизацию можно значительно улучшить, добавив на каждый вход предварительную нагрузку 10-20 мА. Предварительная нагрузка гарантирует, что DC/DC преобразователь работает в режиме непрерывной проводимости, в котором ток дросселя достаточно стабилен для поддержания постоянного выходного тока. На Рисунке 3 показано изменение выходного напряжения –5 В при различных условиях нагрузки на выходе положительного (Рисунок 3а) и отрицательного (Рисунок 3б) напряжения. В этом случае для улучшения перекрестной стабилизации к обоим выходам надо подключить предварительную нагрузку 20 мА.
 |
|
| Рисунок 3. | Эти кривые показывают изменение выходного напряжения –5 В при различных нагрузках на выходе 5 В (а) и –5 В (б). |
