Простой формирователь смещения 5 В из напряжения -48 В

Небольшая и простая схема на Рисунке 1 позволяет получить 5 В из напряжения шины –48 В, широко используемого в телекоммуникационных приложениях. Источник питания 5 В, пригодный для смещения затворов и других целей, может отдавать выходной ток до 5 мА. Напряжение –5 В на выводе 2 шунтового источника опорного напряжения IC1 служит опорным уровнем земли для микросхемы зарядового насоса IC₂. Зарядовый насос удваивает эту разницу в 5 В между землей системы и землей зарядового насоса, вырабатывая напряжение 5 В относительно системной земли. Шунтовой источник поддерживает 5 В между своими выводами, регулируя собственный ток I_S. I_S является функцией сопротивления R. Ток I_R, идущий через резистор R, достаточно постоянен и изменяется только при изменении входного напряжения. Ток I_R, представляющий собой сумму токов зарядового насоса и шунтового источника (I_R = I_CP + I_S), имеет максимальное и минимальное значения, задаваемые шунтовым источником.

Рисунок 1.	Эта небольшая и простая схема преобразует напряжение –48 В в 5 В.

Шунтовой источник опорного напряжения может принимать втекающий ток до 15 мА, требуя для поддержания нормальной работы не менее 60 мкА Максимальное значение I_R зависит от максимального входного напряжения. Для предотвращения протекания чрезмерного тока через шунтовой регулятор при отсутствии нагрузки на выходе зарядового насоса при расчете минимального сопротивления R следует использовать максимальную величину входного напряжения (–48 В –10% = –52.8 В). Сумма максимального втекающего тока опорного источника (15 мА) и рабочего тока зарядового насоса (230 мкА), равная 15.23 мА, представляет собой максимальный ток I_R. Тогда

Выбираем 3.16 кОм – ближайшее большее значение из стандартного ряда 1%. Гарантированный выходной ток зарядового насоса рассчитывается для минимального входного напряжения: –48 В + 10% = –43.2 В. Максимальный входной ток зарядового насоса равен

где 90 мкА – минимальный рекомендуемый рабочий ток шунтового источника опорного напряжения. В предположении, что КПД зарядового насоса равен 90%, выходной ток равен

Ток зарядового насоса уменьшается вдвое, потому что выходное напряжение в два раза больше входного. Убедитесь, что R может рассеивать мощность, выделяющуюся на нем в отсутствие нагрузки. В рассматриваемом примере достаточно резистора мощностью 1 Вт.

Материалы по теме

1. Datasheet Maxim MAX6138
2. Datasheet Maxim MAX1683