电子电路中负电压需求有几种,一种是隔离式的负电压,在电力、通讯等对抗干扰性能要求较高的场合,需要隔离前端电源输入的干扰,这个时候可以基于变压器添加绕组来产生负电压,或者也可以采用隔离式的电源模块输出负电压给系统供电。另一种是非隔离式的负电压,通过正输入电压,使用Charge Pump, Buck-Boost, Buck, Sepic 等拓扑结构电压芯片等来产生负电源。
本文介绍基于Vishay SiP12109 COT BUCK拓扑的同步降压转换器产生负电压, 通过简单修改电路的参考节点,内部低端 MOSFET 产生电流斜坡反馈,无需补偿,外部组件仅需功率电感、输入电容去耦和自举电容器,远比线性调节器的效率更高,原理如下图所示。
图1 a) 同步降压 b) 负输出降压
图2 负输出降压拓扑结构
电路的控制与标准降压转换器的控制是相同的,但是感应器从VOUT 到 0V 的节点连接变化上存在着关键的差异,导致电路电流的改变,随之会产生负输出电压,芯片输出的 0V 现在变成负输出电压。
图3 - 图2的节点波形模拟
图4 参考原理图
图5 测试条件下的效率测量
图6 Power IC集成示意图
图7 Vishay DrMOS 功率级产品路线图
图8 microBuck和microBRICK最新产品路线图
最新的DrMOS 采用了第 4 代/第 4.5 代的 MOSFET 工艺,与上一代的 DrMOS 器件相比,DrMOS 效率提升了 3%,工作温度减低超过 50℃,而占板面积却压缩了 33%,提升了整体的功率密度效益。microBUCK可以支持 4.5V~60V很宽的输入电压范围,支持单相最高输出电流达 40A应用,在效率方面也很出色,在峰值功率时的效率高达 98.5%。microBRICK模块巧妙地利用了电感固有的特性,通过创新的3D 封装绝招,使电感成为优化高功率密度模块散热性能的,消除了 PCB 电感器与开关节点之间的互连电阻,减少了总损耗,保持了高效率的优势,使设计人员可以扩展以实现成本和性能的最佳组合。
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