El editor de Downcodes le ofrece una explicación detallada sobre cómo lograr una salida de ±5 V o ±12 V con una única fuente de alimentación. Este artículo analizará en profundidad tres métodos de conversión de energía comúnmente utilizados: convertidores elevadores-reductores, convertidores de bomba de carga y convertidores divisores de voltaje, y recomendará varios chips de fuente de alimentación de uso común. A través del análisis de estos métodos y chips, espero que pueda ayudarlo a comprender mejor el principio de implementación de la salida bipolar de potencia única y elegir una solución adecuada.
Se puede lograr una salida de ±5 V o ±12 V desde una única fuente de alimentación mediante el uso de un convertidor elevador-reductor, un convertidor divisor de voltaje, un convertidor de bomba de carga, etc. Estas fuentes de alimentación o chips reguladores de voltaje pueden proporcionar salidas bipolares positivas y negativas a través de diseños de circuitos correspondientes y pueden funcionar directamente desde una única fuente de alimentación, como una entrada de alimentación de 5 V o 12 V. Los convertidores boost-buck son una opción muy común que puede generar voltajes de salida bipolares a partir de un único suministro, y este tipo de convertidor tiene una alta eficiencia y un amplio rango de voltaje de salida.
Un convertidor elevador-reductor es una topología de circuito comúnmente utilizada en el diseño de fuentes de alimentación que convierte un voltaje de entrada en un voltaje de salida estable que es mayor o menor que el voltaje de entrada. Este tipo de convertidor es adecuado para sistemas de energía que necesitan generar diferentes niveles de voltaje.
El principio de funcionamiento de la parte de refuerzo es utilizar la señal PWM (modulación de ancho de pulso) para controlar la conmutación del tubo de conmutación, almacenar energía a través del elemento de almacenamiento de energía (generalmente un inductor) y generar un voltaje superior al voltaje de entrada a través del Autoinductancia del inductor cuando el tubo de conmutación está apagado. Este proceso realiza la transferencia de energía a través de acciones de conmutación repetidas y finalmente genera un alto voltaje estable.
La parte reductora controla la duración del tiempo de conmutación ajustando el ciclo de trabajo de la señal PWM, reduciendo así el voltaje de salida. Esta parte del circuito suele contener un rectificador síncrono para aumentar la eficiencia de conversión. La regulación del voltaje se logra a través del circuito de retroalimentación de salida para garantizar la estabilidad del voltaje de salida.
Los convertidores de bombas de carga son un método de conversión sin inductores que es ideal para aplicaciones con limitaciones de espacio o sensibles a los costos. Logran la conversión de voltaje cargando y descargando alternativamente un condensador.
El núcleo de un convertidor de bomba de carga reside en el ciclo de carga y descarga del condensador. Durante la fase de carga, el condensador absorbe energía de la fuente de entrada. Luego, durante la fase de descarga, el capacitor libera la energía almacenada a la salida, de modo que se puedan generar los voltajes positivos y negativos requeridos controlando la carga y descarga de múltiples capacitores.
Aunque la eficiencia de conversión del convertidor de la bomba de carga generalmente no es tan buena como la del convertidor elevador-reductor que utiliza un inductor, su estructura es simple y el costo es bajo. Para aplicaciones donde la potencia no es muy alta, la bomba de carga es muy buena. solución elegante.
Los convertidores divisores de voltaje son adecuados para su uso cuando la demanda de corriente de salida no es alta. Proporcionan voltajes de salida positivos y negativos a través de dos reguladores independientes.
Esta parte generalmente se implementa utilizando un regulador lineal o un convertidor elevador, que genera la salida de voltaje positivo requerida directamente desde el suministro de entrada. El diseño del regulador debe garantizar la estabilidad de la tensión de salida.
La salida de voltaje negativo se convierte en voltaje negativo mediante un convertidor reductor o se genera mediante un regulador lineal de voltaje negativo dedicado. En el diseño de un convertidor divisor de voltaje, el equilibrio de las fuentes de alimentación positiva y negativa es muy importante, y es necesario garantizar que las salidas de las dos coincidan seleccionando los componentes adecuados.
Hay muchos circuitos integrados (CI) para aplicaciones específicas en el mercado que tienen las funciones anteriores y se pueden usar para lograr una salida de ±5 V o ±12 V desde una única fuente de alimentación.
El LT1054 es un CI convertidor CC-CC de bomba de carga ampliamente utilizado que puede generar un voltaje de salida negativo correspondiente a partir de un voltaje de entrada positivo. El chip se usa ampliamente en dispositivos portátiles que requieren circuitos simplificados y de tamaño pequeño.
El TPS65130 es un convertidor CC-CC de doble salida producido por Texas Instruments. Puede proporcionar un voltaje de salida positivo aumentado y un voltaje de salida negativo reducido desde un único suministro de 2,7 V a 5,5 V, lo que lo hace ideal para aplicaciones como pantallas OLED.
Al implementar una salida de fuente de alimentación única de ±5 V o ±12 V, los diseñadores deben considerar la eficiencia, el costo, el tamaño del circuito y la estabilidad de la fuente de alimentación. Los diferentes escenarios de aplicación pueden tener un impacto importante en la elección de la solución energética. Los tipos de convertidores anteriores y los chips de potencia específicos brindan una variedad de opciones, y los diseñadores pueden elegir la solución más adecuada según sus necesidades específicas.
1. ¿Qué fuentes de alimentación o chips reguladores de voltaje pueden lograr una salida bipolar (±5 o ±12 V) desde una única fuente de alimentación?
Hay una variedad de fuentes de alimentación o chips reguladores de voltaje en el mercado que pueden lograr una salida bipolar a partir de una única fuente de alimentación. Una solución común es utilizar chips reguladores de voltaje dual como el LM337 y el LM317. Estos chips pueden lograr salidas positivas y negativas desde una única fuente de alimentación mediante el diseño de circuitos y tienen buena linealidad y estabilidad.
2. ¿Cómo lograr una salida de ±5 o ±12 V desde una única fuente de alimentación?
Para lograr una salida de ±5 o ±12 V desde una única fuente de alimentación, se puede utilizar un chip regulador de voltaje y algunos componentes de circuito externo para construir un sistema de suministro de energía confiable. Un método común es utilizar un chip regulador de voltaje positivo y un chip regulador de voltaje negativo y conectarlos al circuito apropiado. Seleccionando adecuadamente los parámetros del chip regulador de voltaje y configurando los componentes del circuito externo, se puede obtener el voltaje de salida requerido de ±5 o ±12V.
3. ¿Qué fuente de alimentación o chip regulador de voltaje se debe seleccionar en el proyecto para lograr una salida de ±5 o ±12 V desde una única fuente de alimentación?
Hay varios factores a considerar al elegir una fuente de alimentación o un chip regulador de voltaje. Primero, debe determinar el rango de voltaje de salida deseado (±5 V o ±12 V). En segundo lugar, debe considerar las capacidades de potencia y corriente de salida requeridas para garantizar que el chip pueda satisfacer las necesidades del proyecto. Finalmente, también es necesario considerar los indicadores de rendimiento del chip, como la estabilidad, la linealidad y el coeficiente de temperatura, para garantizar que pueda proporcionar una salida de energía estable. Las opciones comunes incluyen chips reguladores de voltaje como LM337 y LM317, pero la aplicabilidad específica depende de los requisitos del proyecto.
Espero que la explicación del editor de Downcodes pueda ayudarte a resolver el problema de la salida bipolar de fuente de alimentación única. Si tiene alguna pregunta, deje un mensaje en el área de comentarios para discutirla.