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技术 | 负电压线性稳压器

由 winniewei 提交于

<p><span>作者</span><span>：Frederik Dostal</span></p>

<p><span>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</span><span>个</span><span>系统中，</span><span>需要</span><span>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。</span></p>

<p><span>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</span><span>来</span><span>产生</span><span>。该电压轨可能来自基于变压器的电源</span><span>，</span><span>通常</span><span>该电压</span><span>是没有经过精确</span><span>调节</span><span>的</span><span>。为了精准生成–3.3V，我们需要使用线性稳压器。</span></p>

<p><span>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？</span></p>

<p><span>图1显示了用于这种应用中的正线性稳压器。</span><span>图中</span><span>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，</span>V<sub>IN</sub>、V<sub>OUT</sub><span>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。</span></p>

<p><span>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</span><span>监控</span><span>不同电压的上电序列</span><span>，则可能需要电平转换。</span></p>

<p><img alt="图1.产生负电压的正线性稳压器。" data-entity-type="file" data-entity-uuid="689f1679-f209-42c9-b30c-f760ad12bfcb" src="http://new.eetrend.com/files/2021-01/wen_zhang_/100061070-119685-1.jpg&…; /></p>

<p><em>图1.产生负电压的正线性稳压器。</em></p>

<p><span>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。</span><br />
<span>这些IC被称为负线性稳压器。</span><span>ADI公司的新型</span><span>ADP7183</span><span>负线性稳压器专为最低噪声、最高电源抑制比(PSRR)而设计。</span><span>这使得该器件非常适合</span><span>对电源</span><span>噪声敏感节点的滤波</span><span>应用。</span></p>

<p><img alt="图2.产生负电压的负线性稳压器。" data-entity-type="file" data-entity-uuid="6a702bd1-e2cf-426a-82fb-fd291efb58ca" src="http://new.eetrend.com/files/2021-01/wen_zhang_/100061070-119686-2.jpg&…; /></p>

<p><em>图2.产生负电压的负线性稳压器。</em></p>

<p><span>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。</span></p>

<p><span>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</span><span>ADP7185</span><span>(500 mA)等</span><span>新产品为设计人员提供了更多可用的产品系列。</span></p>

<p><span>测验：</span></p>

<p><span>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。</span></p>

<p><span>7805</span><span>与</span><span>ADP150</span><span>这种</span><span>LDO</span><span>相比</span><span>，</span><span>哪种</span><span>效率</span><span>更高</span><span>？</span></p>

<p><span>提示</span><span>：</span><span>查看</span><span>ADP150</span><span>数据手册。</span></p>

<p><span>答案见</span><span>学子专区</span><span>。</span></p>

<p><strong>Frederik Dostal</strong><span><span>&nbsp;</span>[frederik.dostal@analog.com]</span><span>就读于德国爱尔兰根大学微电子学专业。他于2001年加入电源管理业务部门，曾担任各种应用工程师职位，并在亚利桑那州凤凰城工作了4年，负责开关模式电源。Frederik于2009年加入ADI公司，担任欧洲分公司的电源管理技术专家。</span></p>