Существуют различные схемы импульсных регуляторов, преобразующих положительное напряжение в отрицательное. К сожалению, на большинство контроллеров напрямую подавать отрицательное выходное напряжение нельзя; им требуется положительный сигнал обратной связи, полученный из отрицательного выходного напряжения. Это создает проблему. Простое решение обеспечивает схема, представленная на Рисунке 1.
 |
|
| Рисунок 1. | Преобразователь напряжения 10/20 В в –24 В. |
LT1172 – это микросхема универсального импульсного регулятора, содержащая встроенный ШИМ-контроллер 100 кГц и силовой ключевой транзистор. На Рисунке 1 показан регулятор LTC1172, сконфигурированный для получения отрицательного выходного напряжения с использованием популярной технологии зарядового насоса. Когда ключ открывается, в дросселе нарастает ток. В то же время заряд конденсатора C3 передается на выходной конденсатор C4. Когда ключ закрывается, энергия, накопленная в дросселе, заряжает конденсатор C3. Отрицательное выходное напряжение воспринимается специальной схемой смещения уровня, состоящей из транзисторов Q1, Q2 и резисторов R1–R4.
В нормальных условиях потенциал базы транзистора Q1 примерно на 0.6 В превышает уровень земли, а ток через резистор R3 определяется выходным напряжением. Если пренебречь током базы, то весь ток резистора R3 протекает через R2, создавая положительное смещение коллектора транзистора Q2, пропорциональное отрицательному выходному напряжению.
Включенный диодом транзистор Q2 используется для компенсации зависимости напряжения база-эмиттер Q1 от температуры и тока коллектора. Через оба транзистора протекает одинаковый коллекторный ток, и их напряжения база-эмиттер достаточно хорошо отслеживают друг друга. Поскольку напряжения база-эмиттер компенсируются, падение напряжения на резисторе R2 также прикладывается к выводу обратной связи VFB микросхемы LT1172.
Результирующее выходное напряжение определяется следующей формулой:
где VFB – внутреннее опорное напряжение 1.244 В микросхемы LT1172, а VBE – напряжение база-эмиттер транзистора Q1 (≈0.6 В). Член VBE в этой формуле указывает на некоторую зависимость выходного напряжения от входного напряжения и температуры. Однако отклонения, обусловленные этим фактором, обычно бывают значительно ниже 1%.
По сути, транзистор Q1 поддерживает на своем коллекторе постоянное напряжение, изменяя свой коллекторный ток, и будет работать правильно до тех пор, пока этот ток существует. Это накладывает на сопротивление R1 следующее ограничение: при минимальном входном напряжении ток через резистор R1 должен превышать ток через R2, что отражается следующим неравенством:
Если входное напряжение падает ниже заданного предела (например, при медленном запуске), и транзистор Q1 выключается, резистор R4 создает положительное смещение на выводе VFB микросхемы LT1172, и выходное напряжение уменьшается. Без резистора R4 вывод обратной связи не получал бы адекватного положительного сигнала, что заставляло бы LT1172 выдавать чрезмерное выходное напряжение и могло бы привести к повреждению схемы.
Описанная выше конфигурация обратной связи проста, но очень универсальна. Для того чтобы схема могла работать с различными входными и выходными напряжениями, требуется только изменение сопротивлений резисторов. Точно такой же метод обратной связи можно применять в преобразователях с другими топологиями – обратноходовой, Кука или инвертирующей, а также всякий раз, когда для обратной связи необходимо использовать отрицательное выходное напряжение.
Купить LT1172 на РадиоЛоцман.Цены
