雙電源的布局：功能特性

2020-04-25

電源對所有電子設備功能的重要性保持不變。沒(méi)有電源，電子設備無(wú)論復雜性如何都將停止工作。但是，電源并不是所有的方案。一些電子設備需要更特定類(lèi)型的電源以實(shí)現適當的功能。符合此獨特標準的一種此類(lèi)電源是雙電源。

雙電源特性

雙電源的名稱(chēng)可能會(huì )引起誤解。盡管它確實(shí)提供了兩個(gè)單獨的電壓，一個(gè)正電壓和一個(gè)負電壓，但電源本身仍然是單個(gè)電源。例如，此處的區別是您可以從單個(gè)電源同時(shí)獲得+12伏和-12伏的電壓。

這種獨特的電源配置可能是有利的，并使某些設備功能成為可能。在筆記本電腦和電視等設備中，對雙電源的需求是最主要的。

許多電子模擬電路需要雙電源才能正常工作，運算放大器電路尤其如此。負電壓電源也是各種數字系統（例如模數轉換器和比較器）的要求。然而，對于這些設備，當前的需求將是最小的，并且產(chǎn)生如此小的負電源作為獨立設備既不具有成本效益，也不具有效率。這主要是由于需要大量的集成電路和分立組件來(lái)實(shí)現所需的功率水平。

雙電源和運算放大器

運算放大器需要雙電源軌才能正常工作。它們產(chǎn)生輸出電壓的典型輸入信號范圍可以是負值或正值，因此需要移位。 

來(lái)自運算放大器的標準信號是相對于地面的，通常在兩個(gè)電源軌之間。因此，正電源和負電源通常相對于地面對稱(chēng)，但并非每次都對稱(chēng)。如果沒(méi)有雙電源，則運算放大器的輸出信號將鉗位在地電位。

觀(guān)察上述運算放大器的連接圖時(shí)，很明顯沒(méi)有接地引腳或端子。

運算放大器僅需要正電源線(xiàn)和負電源線(xiàn)之間的電壓即可工作?？梢杂玫扔诳偤偷膯蝹€(gè)電源滿(mǎn)足其電壓需求。但是，由于這些電路通常需要接地參考，因此我們將運算放大器描述為具有雙電源。

雙電源的布局

由于當今許多設備需要較低的電壓，因此我們將研究將單電壓轉換為+5伏和-5伏DC雙電源的過(guò)程。有多種可用的方法使您能夠拆分單個(gè)電壓，但是它們不能提供恒定的虛擬地電位。

例如，我們可以使用一對電池來(lái)實(shí)現我們的目標。但是，不管我們的電路設計的有效性如何，一個(gè)電池不可避免地會(huì )比另一個(gè)電池更快地耗盡。當然，這會(huì )導致我們的雙極性電壓出現問(wèn)題。

當提到運算放大器時(shí)，虛擬接地表示在特定節點(diǎn)上的電壓幾乎等于接地電壓或0伏。但是，沒(méi)有物理連接到地面。所描述的概念在運算放大器電路的分析中很有用，并且簡(jiǎn)化了許多必要的計算。

同樣，我們也可以使用電阻分壓器。但是，在那種情況下，一部分功率將以熱量的形式耗散，并且雙電源電壓將遭受穩定性問(wèn)題的困擾。當然，除非我們將CMOS開(kāi)關(guān)電容器電壓轉換器（例如ICL7660）集成到我們的設計中。這些單片CMOS開(kāi)關(guān)電容器電壓轉換器能夠將正輸入電壓加倍，反相，分壓甚至倍增。

對于我們的布局，我們將利用ICL7660和ICL7660A來(lái)創(chuàng )建我們的雙電源。同樣，就規格而言，這些單片CMOS電壓轉換器可轉換范圍為+1.5伏至+10伏的輸入電壓，輸出電壓范圍為-1.5伏至-10伏。此外，ICL7660和ICL7660A已經(jīng)包含完成一個(gè)負電壓轉換器的所有必要電路，除了兩個(gè)必需的外部電容器。

上面的電路圖表示使用ICL760的完整±5伏雙電源。同樣，通過(guò)這種設計，無(wú)論是壁式充電器還是計算機的USB端口，您都可以從任何USB端口獲得必要的+5伏輸入電壓。

其他ICL7660應用注意事項

 

您應將C2電容器放在IC2附近，以防止器件閂鎖。另外，對于ICL7660A，請勿施加超過(guò)12伏的電壓；對于ICL7660，請勿施加超過(guò)10伏的電壓。

當使用超過(guò)3.5伏的電源電壓時(shí)，避免將LV端子接地。

使用極化電容器時(shí)，應將C2的[+]端子接地，并且還應將C1的[+]端子連接到ICL7660和ICL7660A的引腳2。

作為建議，應使用低值ESR（等效串聯(lián)電阻）電容器代替C1和C2，以獲得性能。“上圖”

如果USB和電路之間的線(xiàn)長(cháng)較長(cháng)，則應在輸入電源兩端連接一個(gè)緩沖電容器。

此電路設計的輸出電路限制為40毫安。如果對雙電源的要求更高，則可以使用IC MAX660代替U1。

雙電源是有利的電路，在某些情況下是很好要求。盡管從整體上看它可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，但它并沒(méi)有削弱其在運算放大器等設備功能中的重要性。雙電源是當今許多電子設備中必不可少的組件。