Высокоэффективный сильноточный импульсный преобразователь отрицательного напряжения в отрицательное

Журнал РАДИОЛОЦМАН, июнь 2018

Martin Rowe

Преобразуя отрицательное напряжение в менее отрицательное, необходимо, чтобы изменения входного напряжения не оказывали влияния на выходное. Во всех таких преобразователях имеется источник опорного напряжения, позволяющий стабилизировать выходное напряжение. Опорным уровнем для него обычно служит самая отрицательная шина, каковой является земля. Поэтому выходное напряжение такого преобразователя оказывается зависящим от точности его отрицательного источника питания. Схема на Рисунке 1 лишена этого недостатка. Основанная на операционном усилителе (ОУ) и импульсном повышающем преобразователе, она отдает в нагрузку ток до 4 А при КПД, превышающем 90%. Замкнутый контур обратной связи поддерживает стабильный уровень выходного напряжения относительно земли – наиболее положительной шины, – которая одновременно является узлом, поставляющим ток в нагрузку схемы.

Рисунок 1.	Импульсный преобразователь вырабатывает стабилизированное отрицательное напряжение из более отрицательного входного напряжения.

Схема преобразует напряжение питание –5.2 В в –3.6 В. Повышающий преобразователь IC₁ (MAX668) регулирует выходное напряжение таким образом, чтобы напряжение обратной связи равнялось –3.95 В, то есть, было на 1.25 В выше напряжения –5.2 В. Резистор R₈ и конденсатор C₈ образуют фильтр нижних частот, стабилизирующий напряжение на входе обратной связи F_B. Затем нужно выбрать соотношения сопротивлений пар резисторов R₄/R₆ и R₅/R₇, соответствующие требуемому выходному напряжению. При равенстве сопротивлений R₄, R₅ и R₆, R₇ улучшается подавление синфазных помех. Отношение сопротивлений R₄ и R₅ определяет уровень напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя IC₂ (MAX4322), а также и на инвертирующем входе, поскольку, благодаря обратной связи, потенциалы его входов поддерживаются равными. Зная выходное напряжение ОУ IC₂ (-3.95 В) и его отрицательное входное напряжение, и используя значения сопротивлений R₆ и R₇, можно определить выходное напряжение схемы:

где

V_REF = 1.25 В – номинальное опорное напряжение микросхемы IC₁,
R₄ = R₆,
R₅ = R₇.

Рисунок 2.	Зависимость выходного напряжения схемы на Рисунке 1 от выходного тока.

Если в схеме на Рисунке 1 сопротивления резисторов R₅ и R₇ равны 1.96 кОм, а резисторов R₄ и R₆ – 5.76 кОм, то выходное напряжение будет равно –3.76 В. Характеристики схемы иллюстрируются графиками зависимости выходного напряжения от выходного тока (Рисунок 2) и зависимости КПД от выходного тока (Рисунок 3).

Рисунок 3.	Зависимость КПД схемы на Рисунке 1 от выходного тока.

Материалы по теме