我们应该知道,有一种开关电源是通过 PWM 波来实现的,但你知道通过 PWM 波也能输出负电压吗?
 
负电压的产生电路图原理
在电子电路中我们常常需要使用负电压,比如我们在使用运放的时候常常需要建立一个负电压。下面就简单的以正 5V 电压到负电压 5V 为例说一下它的电路。
 
通常需要使用负电压时一般会选择使用专用的负压产生芯片,但这些芯片都比较贵,比如 ICL7600、LT1054、MC34063 等。MC34063 使用的最多了,关于 34063 的负压产生电路这里不说了,在 datasheet 中有的。下面请看我们在单片机电子电路中常用的两种负电压产生电路。

 

 

现在很多 MCU 都带有 PWM 输出,在使用单片机的时候 PWM 很多时候是没有用到的,用它辅助产生负压是不错的选择。
 
上面的电路是一个最简单的负压产生电路了。使用的原件是最少的了,只需要给它提供 1kHz 左右的方波就可以了,相当简单。这里需要注意这个电路的带负载能力是很弱的,同时在加上负载后电压的降落也比较大。
 
由于上面的原因产生了下面的这个电路:

 

 

负电压产生电路分析
 
电压的定义:电压(voltage),也称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从 A 点移动到 B 点所做的功,电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。
 
说白了就是:某个点的电压就是相对于一个参考点的电势之间的差值。V 某=E 某 -E 参。一般把供电电源负极当作参考点。电源电压就是 Vcc=E 电源正 -E 电源负。
 
想产生负电压,就让它相对于电源负极的电势更低即可。要想更低,必须有另一个电源的介入,根本原理都是利用两个电源的串联。电源 2 正极串联在参考电源 1 的负极后,电源 2 负极就是负电压了。

 

 

一个负电压产生电路:利用电容充电等效出一个新电源,电容串联在 GND 后,等效为电源 2,则产生负电压。

 

 

1、电容充电:当 PWM 为低电平时,Q2 打开,Q1 关闭,VCC 通过 Q2 给 C1 充电,充电回路是 VCC-Q2-C1-D2-GND,C1 上左正右负。
 


2、电容 C1 充满电。
 


 
3、电容 C1 作为电源,C1 高电势极串联在参考点。C1 放电,从 C2 续流,产生负电压。
 
当 PWM 为高电平时,Q2 关闭,Q1 打开,C1 开始放电,放电回路是 C1-C2-D1,这实际上也是对 C2 进行充电的过程。C2 充好电后,下正上负,如果 VCC 的电势为 5 点几伏,就可以输出 -5V 的电压了。