O editor de Downcodes traz uma explicação detalhada sobre como obter saída de ± 5 V ou ± 12 V a partir de uma única fonte de alimentação. Este artigo examinará detalhadamente três métodos de conversão de energia comumente usados: conversores boost-buck, conversores de bomba de carga e conversores divisores de tensão, e recomendará vários chips de fonte de alimentação comumente usados. Através da análise desses métodos e chips, espero que possa ajudá-lo a entender melhor o princípio de implementação da saída bipolar de potência única e a escolher uma solução apropriada.
Obter saída de ± 5 V ou ± 12 V de uma única fonte de alimentação pode ser alcançado usando um conversor boost-buck, um conversor divisor de tensão, um conversor de bomba de carga, etc. Essas fontes de alimentação ou chips reguladores de tensão podem fornecer saídas bipolares positivas e negativas por meio de projetos de circuito correspondentes e podem funcionar diretamente a partir de uma única fonte de alimentação, como entrada de alimentação de 5 V ou 12 V. Os conversores boost-buck são uma escolha muito comum que pode gerar tensões de saída bipolares a partir de uma única fonte, e este tipo de conversor possui alta eficiência e uma ampla faixa de tensões de saída.
Um conversor boost-buck é uma topologia de circuito comumente usada em projetos de fontes de alimentação que converte uma tensão de entrada em uma tensão de saída estável que é maior ou menor que a tensão de entrada. Este tipo de conversor é adequado para sistemas de potência que necessitam gerar diferentes níveis de tensão.
O princípio de funcionamento da parte boost é usar o sinal PWM (modulação por largura de pulso) para controlar a comutação do tubo de comutação, armazenar energia através do elemento de armazenamento de energia (geralmente um indutor) e gerar uma tensão superior à tensão de entrada através do autoindutância do indutor quando o tubo de comutação é desligado. Este processo realiza a transferência de energia através de ações repetidas de comutação e, finalmente, produz uma alta tensão estável.
A parte buck controla a duração do tempo de comutação ajustando o ciclo de trabalho do sinal PWM, reduzindo assim a tensão de saída. Esta parte do circuito geralmente contém um retificador síncrono para aumentar a eficiência de conversão. A regulação da tensão é obtida através do circuito de feedback de saída para garantir a estabilidade da tensão de saída.
Os conversores de bomba de carga são um método de conversão sem indutor ideal para aplicações com espaço limitado ou sensíveis ao custo. Eles conseguem a conversão de tensão carregando e descarregando alternadamente um capacitor.
O núcleo de um conversor de bomba de carga está no ciclo de carga e descarga do capacitor. Durante a fase de carga, o capacitor absorve energia da fonte de entrada. Então, durante a fase de descarga, o capacitor libera a energia armazenada para a saída, de modo que as tensões positivas e negativas necessárias possam ser geradas controlando a carga e descarga de vários capacitores.
Embora a eficiência de conversão do conversor da bomba de carga geralmente não seja tão boa quanto a do conversor boost-buck usando um indutor, sua estrutura é simples e o custo é baixo. Para aplicações onde a potência não é muito alta, a bomba de carga é muito. solução elegante.
Os conversores divisores de tensão são adequados para uso quando a demanda de corrente de saída não é alta. Eles fornecem tensões de saída positivas e negativas por meio de dois reguladores independentes.
Esta parte geralmente é implementada usando um regulador linear ou conversor boost, que gera a saída de tensão positiva necessária diretamente da fonte de entrada. O projeto do regulador deve garantir a estabilidade da tensão de saída.
A saída de tensão negativa é convertida em uma tensão negativa por um conversor Buck ou gerada usando um regulador linear de tensão negativa dedicado. No projeto de um conversor divisor de tensão, o equilíbrio das fontes de alimentação positiva e negativa é muito importante, e é necessário garantir que as saídas das duas correspondam, selecionando os componentes apropriados.
Existem muitos circuitos integrados (ICs) específicos de aplicação no mercado que possuem as funções acima e podem ser usados para obter saída de ± 5 V ou ± 12 V a partir de uma única fonte de alimentação.
O LT1054 é um IC conversor DC-DC de bomba de carga amplamente utilizado que pode gerar uma tensão de saída negativa correspondente a partir de uma tensão de entrada positiva. O chip é amplamente utilizado em dispositivos portáteis que requerem circuitos simplificados e de tamanho pequeno.
O TPS65130 é um conversor DC-DC de saída dupla produzido pela Texas Instruments. Ele pode fornecer uma tensão de saída positiva reforçada e uma tensão de saída negativa compensada de uma única fonte de 2,7 V a 5,5 V, tornando-o ideal para aplicações como monitores OLED.
Ao implementar uma única saída de fonte de alimentação de ±5V ou ±12V, os projetistas precisam considerar a eficiência, o custo, o tamanho do circuito e a estabilidade da fonte de alimentação. Diferentes cenários de aplicação podem ter um impacto importante na escolha da solução energética. Os tipos de conversores acima e chips de potência específicos oferecem uma variedade de opções, e os projetistas podem escolher a solução mais adequada de acordo com suas necessidades específicas.
1. Quais fontes de alimentação ou chips reguladores de tensão podem obter saída bipolar (±5 ou ±12V) a partir de uma única fonte de alimentação?
Há uma variedade de fontes de alimentação ou chips reguladores de tensão no mercado que podem obter saída bipolar a partir de uma única fonte de alimentação. Uma solução comum é usar chips reguladores de tensão dupla, como o LM337 e o LM317. Esses chips podem obter saída positiva e negativa de uma única fonte de alimentação por meio do design do circuito e têm boa linearidade e estabilidade.
2. Como obter saída de ±5 ou ±12V a partir de uma única fonte de alimentação?
Para obter saída de ± 5 ou ± 12 V de uma única fonte de alimentação, um chip regulador de tensão e alguns componentes de circuito externo podem ser usados para construir um sistema de fonte de alimentação confiável. Um método comum é usar um chip regulador de tensão positivo e um chip regulador de tensão negativo e conectá-los ao circuito apropriado. Selecionando adequadamente os parâmetros do chip regulador de tensão e configurando os componentes do circuito externo, a tensão de saída necessária de ±5 ou ±12V pode ser obtida.
3. Qual fonte de alimentação ou chip regulador de tensão deve ser selecionado no projeto para obter saída de ± 5 ou ± 12 V de uma única fonte de alimentação?
Existem vários fatores a serem considerados ao escolher uma fonte de alimentação ou chip regulador de tensão. Primeiro, você precisa determinar a faixa de tensão de saída desejada (±5V ou ±12V). Em segundo lugar, você precisa considerar a corrente de saída necessária e as capacidades de potência para garantir que o chip possa atender às necessidades do projeto. Finalmente, você também precisa considerar os indicadores de desempenho do chip, como estabilidade, linearidade e coeficiente de temperatura, para garantir que ele possa fornecer potência estável. As escolhas comuns incluem chips reguladores de tensão como LM337 e LM317, mas a aplicabilidade específica depende dos requisitos do projeto.
Espero que a explicação do editor de Downcodes possa ajudá-lo a resolver o problema da saída bipolar de fonte de alimentação única. Se você tiver alguma dúvida, deixe uma mensagem na área de comentários para discutirmos!