产生双极性输出的无变压器DC/DC变换器

核心器件: LT1946A


要从单个正极性输入产生双极性（正和负）输出的常见方法是采用变压器。虽然这种设计比较简单，但变压器本身会带来体积问题。把一个变压器装入一台要求减小电路占用面积和高度的设备中，这是具有挑战性的。图 1 所示电路可以从由3V ~10V 输入产生 ±5V 输出，适用于没有地方安装变压器的设备。该电路所用的一种结构，能在 DC/DC 变换器处于关机模式时切断两个输出，这样就使处于关机（待机）模式时的静态电流很小。此外，无论输入电压高于或低于 5V，该电路都能提供经稳压的正5V和负 5V。因此，该电路可以由多种输入电源供电，如一块 3 V~4.2 V 锂离子电池，或一个 3.3 V~10V 墙上电源适配器。如果对电路稍作修改，你还可以将输入电压范围扩大到 2.5 V~ 16V，将输出范围扩大到 3 V～12V。


图1，一个简单电路就能在无需变压器的情况下由单个正输入电压产生 +/-5V 输出电压。

该 DC/DC 变换器使用 2.7MHz 的开关频率，因而可以使用小而低矮的外部元件（输入／输出电容器和电感器）。使用三只小电感器来代替体积大的变压器，不仅能减小变换器的尺寸和高度，而且还能将功耗平均分配到整个电路板上，从而消除集中的热点。该电路的电流输出能力随输入电压的增加而增大（输入电压越高，输入电流就越小）。图 2 示出了最大输出电流与输入电压关系。“双输出”曲线表示±5V两个输出端被用同一电流加载时的最大允许输出电流。“单输出”曲线表示每个输出端被单独加载时的最大允许输出电流。当一个输出端的电流下降时，另一个输出端的电流输出能力增加，但不会超过该 DC/DC 变换器的输出电流额定值。


图2，本图示出了双输出和单输出的最大输出电流与输入电压关系曲线。

负载交叉稳压是这类电路的另一个重要的设计考虑因素。由于-5V 输出并不控制 DC/DC 变换器的 PWM 反馈，所以 ，-5V 输出电压就会随输出电流的变化而改变。只要在每个输出端加一个 10mA~20mA 的预加负载，你就可以大大提高负载交叉稳压性能。预加负载可以保证 DC/DC 变换器工作在连续导通状态，此时电感器电流很稳定，足以提供恒定的电流。图 3 示出了正输出端（图3a）和负输出端（图3b）处于不同负载条件下的 -5V 输出电压稳压情况。在这种情况下，为提高负载交叉稳压性能，两个输出端均可连接到一个 20mA 的预加负载上。


图3，这些曲线示出了 －5V 电源随5V 输出变化的稳压情况(a)和－5V电源随-5V 输出变化的稳压情况(b)。