Downcodes のエディタでは、単一電源から ±5V または ±12V 出力を実現する方法について詳しく説明しています。この記事では、一般的に使用される 3 つの電力変換方式 (昇圧-降圧コンバータ、チャージ ポンプ コンバータ、分圧コンバータ) について詳しく説明し、一般的に使用されるいくつかの電源チップを推奨します。これらのメソッドとチップの分析を通じて、単電源バイポーラ出力の実装原理をより深く理解し、適切なソリューションを選択するのに役立つことを願っています。
単一電源から±5Vまたは±12Vの出力を実現するには、昇圧-降圧コンバータ、分圧コンバータ、チャージポンプコンバータなどを使用します。これらの電源または電圧レギュレータ チップは、対応する回路設計を通じて正および負のバイポーラ出力を提供でき、5V または 12V 電源入力などの単一電源から直接動作できます。昇圧-降圧コンバータは、単一電源からバイポーラ出力電圧を生成できる非常に一般的な選択肢であり、このタイプのコンバータは効率が高く、出力電圧範囲が広いです。
昇圧-降圧コンバータは、入力電圧を入力電圧よりも高いまたは低い安定した出力電圧に変換する、電源設計で一般的に使用される回路トポロジです。このタイプのコンバータは、さまざまな電圧レベルを生成する必要がある電力システムに適しています。
ブースト部の動作原理は、PWM (パルス幅変調) 信号を使用してスイッチング管のスイッチングを制御し、エネルギー蓄積素子 (通常はインダクタ) を通じてエネルギーを蓄積し、入力電圧よりも高い電圧を生成します。スイッチング管の電圧がオフになったときのインダクタの自己インダクタンス。このプロセスにより、スイッチング動作を繰り返すことでエネルギー伝達が実現され、最終的に安定した高電圧が出力されます。
降圧部は、PWM 信号のデューティ サイクルを調整することでスイッチング時間の長さを制御し、それによって出力電圧を下げます。回路のこの部分には通常、変換効率を高めるための同期整流器が含まれています。電圧レギュレーションは出力フィードバック ループを通じて実現され、出力電圧の安定性が保証されます。
チャージポンプコンバータは、スペースに制約のあるアプリケーションやコスト重視のアプリケーションに最適な、インダクタレスの変換方式です。コンデンサの充電と放電を交互に行うことで電圧変換を実現します。
チャージポンプコンバータの中核は、コンデンサの充電と放電のサイクルにあります。充電段階中、コンデンサは入力電源からエネルギーを吸収します。その後、放電フェーズ中に、コンデンサは蓄積されたエネルギーを出力に放出し、複数のコンデンサの充放電を制御することで必要な正および負の電圧を生成できます。
チャージポンプコンバータの変換効率は一般にインダクタを使用する昇圧-降圧コンバータほど良くありませんが、その構造は単純であり、電力があまり高くないアプリケーションにとっては、チャージポンプは非常に安価です。エレガントなソリューション。
分圧コンバータは、出力電流の需要が高くない場合の使用に適しており、2 つの独立したレギュレータを通じて正と負の出力電圧を供給します。
この部品は通常、入力電源から直接必要な正の電圧出力を生成するリニア レギュレータまたはブースト コンバータを使用して実装されます。レギュレータの設計では、出力電圧の安定性を確保する必要があります。
負電圧出力は、降圧コンバータによって負電圧に変換されるか、専用の負電圧リニア レギュレータを使用して生成されます。分圧コンバータの設計では、正電源と負電源のバランスが非常に重要であり、適切な部品を選択して 2 つの出力が確実に一致するようにする必要があります。
市場には上記の機能を備え、単一電源から±5Vまたは±12Vの出力を実現できる特定用途向け集積回路(IC)が多数市販されています。
LT1054 は、正の入力電圧から対応する負の出力電圧を生成できる、広く使用されているチャージ ポンプ DC-DC コンバータ IC です。このチップは、小型で簡素化された回路を必要とするポータブル機器に広く使用されています。
TPS65130 は、Texas Instruments が製造するデュアル出力 DC-DC コンバータです。 2.7V～5.5Vの単電源から昇圧された正の出力電圧と降圧された負の出力電圧を提供できるため、OLEDディスプレイなどのアプリケーションに最適です。
±5V または ±12V の単一電源出力を実装する場合、設計者は効率、コスト、回路のサイズ、電源の安定性を考慮する必要があります。さまざまなアプリケーション シナリオが、電源ソリューションの選択に重要な影響を与える可能性があります。上記のコンバータ タイプと特定のパワー チップにはさまざまな選択肢があり、設計者は特定のニーズに応じて最適なソリューションを選択できます。
1. 単一電源からバイポーラ (±5 または ±12V) 出力を実現できる電源または電圧レギュレータ チップは何ですか?
単一電源からバイポーラ出力を実現できるさまざまな電源または電圧レギュレータ チップが市場に出ています。一般的な解決策は、LM337 や LM317 などのデュアル電圧レギュレータ チップを使用することです。これらのチップは、回路設計により単一電源から正負の出力を実現でき、優れた直線性と安定性を備えています。
2. 単一電源から±5 または ±12V の出力を実現するにはどうすればよいですか?
単一電源から±5または±12Vの出力を実現するには、電圧レギュレータチップといくつかの外部回路コンポーネントを使用して、信頼性の高い電源システムを構築できます。一般的な方法は、正の電圧レギュレータ チップと負の電圧レギュレータ チップを使用し、それらを適切な回路に接続することです。電圧レギュレータチップのパラメータを適切に選択し、外付け回路部品を構成することにより、±5または±12Vの必要な出力電圧を得ることができます。
3. 単一電源から ±5 または ±12V の出力を実現するには、プロジェクトでどの電源または電圧レギュレータ チップを選択する必要がありますか?
電源または電圧レギュレータ チップを選択する際には、考慮すべき要素がいくつかあります。まず、必要な出力電圧範囲 (±5V または ±12V) を決定する必要があります。次に、チップがプロジェクトのニーズを確実に満たせるように、必要な出力電流と電力機能を考慮する必要があります。最後に、安定した電力出力を確実に提供できるように、安定性、直線性、温度係数などのチップの性能指標も考慮する必要があります。一般的な選択肢には、LM337 や LM317 などの電圧レギュレータ チップが含まれますが、具体的な適用可能性はプロジェクトの要件によって異なります。
ダウンコード編集者の解説が単電源バイポーラ出力の問題解決の一助となれば幸いです。ご質問がございましたら、コメント欄にメッセージを残してご相談ください。