Что такое отрицательное напряжение: «Что такое отрицательное напряжение?» – Яндекс.Кью

%d0%be%d1%82%d1%80%d0%b8%d1%86%d0%b0%d1%82%d0%b5%d0%bb%d1%8c%d0%bd%d0%be%d0%b5%20%d0%bd%d0%b0%d0%bf%d1%80%d1%8f%d0%b6%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5 — с русского на все языки

Все языкиРусскийАнглийскийИспанский────────Айнский языкАканАлбанскийАлтайскийАрабскийАрагонскийАрмянскийАрумынскийАстурийскийАфрикаансБагобоБаскскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийБурятскийВаллийскийВарайскийВенгерскийВепсскийВерхнелужицкийВьетнамскийГаитянскийГреческийГрузинскийГуараниГэльскийДатскийДолганскийДревнерусский языкИвритИдишИнгушскийИндонезийскийИнупиакИрландскийИсландскийИтальянскийЙорубаКазахскийКарачаевскийКаталанскийКвеньяКечуаКиргизскийКитайскийКлингонскийКомиКомиКорейскийКриКрымскотатарскийКумыкскийКурдскийКхмерскийЛатинскийЛатышскийЛингалаЛитовскийЛюксембургскийМайяМакедонскийМалайскийМаньчжурскийМаориМарийскийМикенскийМокшанскийМонгольскийНауатльНемецкийНидерландскийНогайскийНорвежскийОрокскийОсетинскийОсманскийПалиПапьяментоПенджабскийПерсидскийПольскийПортугальскийРумынский, МолдавскийСанскритСеверносаамскийСербскийСефардскийСилезскийСловацкийСловенскийСуахилиТагальскийТаджикскийТайскийТатарскийТвиТибетскийТофаларскийТувинскийТурецкийТуркменскийУдмурдскийУзбекскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийФарерскийФинскийФранцузскийХиндиХорватскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧеркесскийЧерокиЧеченскийЧешскийЧувашскийШайенскогоШведскийШорскийШумерскийЭвенкийскийЭльзасскийЭрзянскийЭсперантоЭстонскийЮпийскийЯкутскийЯпонский

 

Все языкиРусскийАнглийскийИспанский────────АлтайскийАрабскийАрмянскийБаскскийБашкирскийБелорусскийВенгерскийВепсскийВодскийГреческийДатскийИвритИдишИжорскийИнгушскийИндонезийскийИсландскийИтальянскийКазахскийКарачаевскийКитайскийКорейскийКрымскотатарскийКумыкскийЛатинскийЛатышскийЛитовскийМарийскийМокшанскийМонгольскийНемецкийНидерландскийНорвежскийОсетинскийПерсидскийПольскийПортугальскийСловацкийСловенскийСуахилиТаджикскийТайскийТатарскийТурецкийТуркменскийУдмурдскийУзбекскийУйгурскийУкраинскийУрумскийФинскийФранцузскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧеченскийЧешскийЧувашскийШведскийШорскийЭвенкийскийЭрзянскийЭсперантоЭстонскийЯкутскийЯпонский

Положительное и отрицательное электричество и свободная энергия

Что такое отрицательное напряжение

Величина напряжения относительно выбранного эталона. Когда фактическое напряжение ниже, чем напряжение сравнения, значение напряжения является отрицательным. Другая ситуация: когда выбранное опорное напряжение направление иэлектрический токСсылочное направление, противоположное, опорное напряжение противоположно фактическое напряжение.
Отрицательное напряжение относительное. Сначала у нас есть ссылка. Например, текущее требование к напряжению составляет 4,0 В, поэтому более высокое напряжение равно 4,0, а более низкое напряжение является отрицательным. Сейчас естьСиловой модульТак вы можете выводить как положительные, так и отрицательные напряжения. Не сказать, какое напряжение- * действительно может быть выведено.

Закон Ома и связь R, I и U

Для начала рассмотрим определения основных электрических величин, далее рассмотрим законы, связывающие эти величины между собой на основе формул и графических зависимостей. Так от простого к сложному и будет развиваться эта статья.
Первым делом следует отметить, что существуют цепи постоянного и переменного тока. Разница между ними в характере протекания электрических величин — в цепях переменного тока ток и напряжение с течением времени изменяются по определенному закону (например, синусоиде). В цепях же тока постоянного с течением времени значение остается константным.

И в первых и во вторых цепях основными величинами будут: ток, напряжение и сопротивление.

Электрический ток

— упорядоченное движение заряженных частиц (электронов) через проводник (проводящую среду) от точки с большим потенциалом, к точке с меньшим потенциалом. Принято говорить, что ток течет от плюса к минусу в цепях постоянного тока. Измеряется в амперах, обозначается “i”.

Электрическое сопротивление

характеризует способность ограничивать значение электрического тока. Измеряется в омах и обозначается r. Величина обратная сопротивлению — проводимость. В зависимости от величины сопротивления материалы классифицируются на: проводники, диэлектрики и изоляторы.

Электрическое напряжение

равняется разности потенциалов между двумя точками. U=f1-f2. Логично, что напряжение может быть и положительной и отрицательной величиной. Единица измерения вольт (В).

Связь между этими величинами описывается законом Ома:

Значение тока в электрической цепи прямо пропорционально величине напряжения и обратно пропорционально сопротивлению. I=U/R — данная формула применима для цепи постоянного тока. Зная две величины, всегда найдем третью.

Для переменного тока формула приобретет вид I=U/Z, где Z — полное сопротивление цепи, которое состоит из активной, емкостной и индуктивной составляющих:

Данная статья поможет вам начать понимать основы электрики. Главное, что вы должны усвоить – это закон, который связывает между собой силу тока, напряжение в сети и сопротивление энергопотребителя, подключенного к ней.

Сопротивление

Металл, применяемый при изготовлении токопроводящей жилы кабеля или провода, обладает удельным сопротивлением, зависящим от материала. Кроме того, с увеличением длины проводника растет и сопротивление, поскольку электрическому току необходимо преодолеть более значительное «расстояние». Также сопротивление увеличивается, если проводник более тонкий. Расчет сопротивления осуществляется между точками подключения.

Напряжение

В России напряжение в силовой розетке составляет 230 В, в USB-розетке – 5 В, в аккумуляторе автомобиля – 12 В. В других странах сетевое напряжение может отличаться. Например, в США оно составляет 100-127 В. Увеличение напряжения обеспечивает возможность передавать большее количество энергии.

Напряжение находится, например, между «+» и «-» в обычных батарейках, а также в силовой розетке между входами для вилки.

Сила тока

Когда какое-либо сопротивление подключается к напряжению, возникает новая величина – сила тока. При уменьшении сопротивления сила тока всегда возрастает.

Достигнуть низкого сопротивления не так уж и трудно. С этим поможет справиться проволока небольшой длины. С целью ограничения силы тока используют автоматические выключатели. Они бывают разными, например, на 6, 10, 16 А и т.д.

Мощность

Мощность можно вычислить, умножив силу тока на напряжение. Логично, что при делении мощности на напряжение мы получаем значение силы тока.

На большинстве современных электрический приборов указана потребляемая мощность. О напряжении в бытовых силовых розетках мы уже говорили.

Для примера возьмем обычный электрический чайник. Мощность у выбранной нами модели составляет около 2000 Ватт (2 кВт), а напряжение в розетке – 230 Вольт (0,23 кВ). Делим 2 кВт на 0,23 кВ и получаем силу тока, которая равняется примерно 9 Амперам. Теперь идем в щиток и смотрим, что у нас на розеточные группы установлен автоматический выключатель на 16 Ампер. Это означает, что чайник мы можем включить без проблем. А если вам необходимо включить второй такой чайник (или любой другой прибор с такой же мощностью), то лучше не делать этого одновременно.

Главный закон электрики

Значение силы тока в бытовых приборах будет увеличиваться пропорционально увеличению мощности, указанной на корпусе устройства. При одном и том же напряжении ток будет больше в том приборе, сопротивление которого меньше. Это можно определить с помощью соответствующих измерений.

Провод небольшой длины обладает относительно малым сопротивлением. Если подключить его к силовой розетке, то значение тока, которое пройдет по нему, будет слишком велико.

Стоит помнить, что сопротивление нагревательных приборов резко возрастает из-за нагревания нити накала.

Если мы говорим об индуктивных нагрузках, то здесь возникает реактивное сопротивление.

Мы рассказали вам о главном законе электричества – законе Ома для участка цепи. Понимание данного принципа поможет вам осознать многие процессы, возникающие в электрике.

Источник

Принцип схемы генерации отрицательного напряжения

В электронных схемах нам часто нужно использовать отрицательное напряжение, например, нам часто нужно устанавливать для него отрицательное напряжение при использовании операционного усилителя. Ниже приведен простой пример его схемы от положительного 5 В до отрицательного 5 В.

Обычно, когда мне нужно использовать отрицательное напряжение, я обычно выбираю специальный чип для генерирования отрицательного напряжения, но эти чипы дороже, такие как ICL7600, LT1054 и т. Д. О, я почти забыл MC34063. Этот чип используется чаще всего. О схеме генерирования отрицательного напряжения 34063 я ничего не сказал в техническом описании. Пожалуйста, смотрите нас нижеСКМСуществует два вида схем генерирования отрицательного давления, обычно используемых в электронных схемах.

Многие однокристальные компьютеры теперь имеют ШИМ-выход. Когда мы используем однокристальные микрокомпьютеры, ШИМ часто не используется. Это хороший выбор, чтобы использовать его для создания отрицательного давления.

Вышеуказанная схема является простейшей схемой генерирования отрицательного напряжения. Оригиналы, которые он использует, являются наименьшими. Нам нужно только предоставить ему прямоугольную волну около 1 кГц, что довольно просто. Здесь следует отметить, что мощность генерации нагрузки этой цепи очень слабая, и падение напряжения после добавления нагрузки также относительно велико.

По указанным выше причинам была сгенерирована следующая схема:

Анализ отрицательной цепи генерации напряжения

Определение напряжения: напряжение (напряжение), также известное как разность потенциалов или разность потенциалов, представляет собой физическую величину, которая измеряет разность энергий, генерируемых единичным зарядом из-за разных потенциалов в электростатическом поле. Его величина равна работе, выполненной единичным положительным зарядом, перемещающимся из точки A в точку B. из-за силы электрического поля. Направление напряжения определяется как направление от высокого потенциала к низкому потенциалу.

Проще говоря: напряжение в точке — это разность потенциалов относительно контрольной точки. V = E — E параметры. Как правило, мы используем отрицательный полюс источника питания в качестве ориентира. Напряжение питания Vcc = E положительная мощность -E отрицательная мощность.

Если вы хотите сгенерировать отрицательное напряжение, вы можете сделать так, чтобы он имел более низкий потенциал относительно отрицательного полюса источника питания. Чтобы опускаться, необходимо подключить другой источник питания, основной принцип которого — использовать два источника питания последовательно. Положительное напряжение-последовательно после опорной отрицательного источника питания 1. Отрицательный электрод источника питания 2 является отрицательным напряжением.

Схема генерирования отрицательного напряжения:емкостьЗарядка эквивалентна новому источнику питания.После последовательного подключения конденсатора к GND, это эквивалентно источнику питания 2. Отрицательное напряжение генерируется.

1, зарядка конденсатора

2, конденсатор С1 полностью заряжен

3. Конденсатор С1 используется в качестве источника питания, а высокий потенциал С1 соединен последовательно в контрольной точке. C1 разряжается и продолжает течь из C2, генерируя отрицательное напряжение.

Законы Постоянного Тока

В 1800 г. произошло событие огромного значения. Алессандро Вольта (1745-1827) изобрел электрическую батарею и впервые получил с ее помощью устойчивый поток зарядов. Это открытие знаменовало начало новой эпохи, полностью преобразившей нашу цивилизацию, – вся современная электротехника основана на использовании электрического тока.

Электрическим током называют упорядоченное движение электрических зарядов. В различных средах электрический ток обусловлен движением различных зарядов, но за направление электрического тока условно выбрано направление движения положительных зарядов.

Постоянный ток в проводниках создается благодаря особым устройствам – источникам тока. Проводники – это такие тела, в которых имеются свободные частицы, обладающие электрическим зарядом, способные ускоряться и перемещаться под действием приложенных к ним электрических сил. Возьмем два тела, заряженных противоположными зарядами (рис. 44). Если их соединить проводником, то по нему пойдет ток. В результате выравнивания потенциалов ток прекращается.

Для того чтобы движение зарядов не прекратилось, необходимо каким-то образом положительные заряды с тела В перенести снова на тело А. Такой перенос силы электростатической природы сделать не могут. Следовательно, для поддержания тока должны существовать силы не кулоновской природы. Силы неэлектростатического происхождения, способные разделить электрические заряды, называются сторонними силами .

Источник тока – это устройство, в котором происходит разделение электрических зарядов под действием сторонних сил.

Решение для создания отрицательного напряжения (-5 В)

7660 и MAX232 имеют ограниченные возможности вывода.осциллографПриобретение высокоскоростных операционных усилителей очень трудоемко, поэтому Вей Кун также должен использовать 4 штуки параллельно, чтобы увеличить ток.

Первая версия 7660 двух штук, соединенных параллельно.

Ordinary использовать обычныйDC/DCМикросхема может генерировать отрицательное напряжение, а точность напряжения такая же, как и положительное напряжение, и способность вождения очень сильная, которая может достигать более 300 мА.

общийИмпульсный источник питанияМикросхема может генерировать отрицательное напряжение. Невозможно использовать выходной сигнал ШИМ импульсного источника питания, чтобы подтолкнуть зарядный насос. Он также может генерировать большие токи, а стоимость очень низкая. Я не знаю, сколько потребуется пульсаций. а. 7660 — это зарядный насос, поэтому ток очень маленький.

Конструкция всего осциллографаЦифровая мощность+ 5 В и + 5 В аналогового источника питания питаются отдельно, но как обращаться с цифровым заземлением и аналоговым заземлением?

Цифровое заземление и аналоговое заземление должны быть соединены вместе, иначе цепь не будет работать.

Цифровая часть не может вернуться ток течет через аналоговую часть, два должно быть соединены вместе в стабильном опорной точке.

Не существует в металлических проводниках электрического тока, текущего от плюса к минусу

В однофазной системе постоянный ток это движение позитронного тока от плюсовой фазы к нулю или электронного тока от нуля к минусовой фазе. Осциллограммы демонстрирует эту точку зрения.

Переменный ток формируется точно также, только с соблюдением заданной генератором тока очерёдности протекания разноимённых зарядов, называемой частотой переменного тока.

В трёхфазной системе нулевой потенциал переменного тока формируется, когда фазы имеют максимальный положительный или отрицательный потенциалы. А предыдущая и последующая фазы в своих синусоидах в это самое время имеют одноимённые заряды, но с противоположными векторами их движения, которые в сумме рождает нулевой потенциал.

Таким образом, в трёхфазной системе нулевой потенциал может формироваться без нулевого провода, исключительно потому, что заряды рассматриваемой фазы текут: позитроны от плюсовой фазы к нулю или электроны от нуля к минусовой фазе. И текут они исключительно в эфире, окружающем проводники.

Of Значение отрицательного напряжения

1. Рукотворное регулирование. Например, телефонная система питается от -48 В, что может предотвратить электрохимическую коррозию телефонной линии. Конечно, он может работать, отвечая на телефон в обратном порядке, это не более чем изменение контрольной точки напряжения.

2, интерфейс связи требуется. НапримерRS232 интерфейс, вы должны использовать отрицательное напряжение. От -3 В до -15 В представляет 1, а от +3 до + 15 В представляет 0. Это протокол, когда интерфейс связи был изначально спроектирован и может использоваться только. PS: интерфейсные микросхемы, такие как MAX232, имеют встроенные зарядные насосы и могут сами генерировать отрицательные напряжения.

3. Обеспечьте шины питания для (не-рельсовых) операционных усилителей. Операционные усилители старого типа не имеют возможности ввода / вывода от шины к шине. Например, OP07, диапазон входного напряжения всегда на 1 В меньше диапазона напряжения источника питания, а выходной сигнал на 2 В меньше. Таким образом, если VEE использует 0 В, то входное напряжение должно превышать 1 В, а выходное напряжение не будет ниже 2 В. Это может не соответствовать проектным требованиям некоторых цепей. Для работы в условиях ввода / вывода, близких к 0 В, необходимо обеспечить отрицательное напряжение для операционного усилителя, например -5 В, чтобы операционный усилитель мог нормально работать вблизи 0 В. Тем не менее, с популярностью операционных усилителей типа «железная дорога» эта ситуация становится все более редкой.

4. У этого есть китайские особенности и саморазрушающаяся цепь. Вообще говоря внутри чипаСхема защитыОтрицательное напряжение не защищено, поэтому, если ток немного больше, напряжение не нужно подавать на микросхему с высоким отрицательным напряжением, и микросхема может быть успешно разрушена.

Простые устройства – Получаем отрицательное напряжение

{ads2}Иногда в радиолюбительской практике нужно иметь кроме основного источника питания, имеющего минусовой общий провод, второй источник питания с  плюсовым общим проводом, т.е. двухполярное питание, например, для питания

ОУ. Для этого нужен дополнительный источник питания, плюсовой провод которого соединён с общим проводом (минусовым) вашего устройства. Каждый решает такую задачу по-своему, обычно это либо дополнительная обмотка\выпрямитель трансформатора, либо вообще отдельный источник питания. Мне было лень заниматся этим, поэтому я сделал минусовое питание из плюсового с помощью недорогой и широкораспространённой LM2576.

Итак, нам понадобится всего несколько деталей:

1. Собственно сама LM2576
2. Два электролита на вход и выход
3. Диод Шоттки на 1а, например 1N5819
4. Индуктивность примерно на 100. ..300мкГн 1а
5. Пара резисторов если LM2576-adj
6. Парочка керамических конденсаторов на 0,1мкФ
7. Возможно ещё керамика 0,1….0,01мкФ, если ваша разводка окажется настолко неудачной, что схема начнёт самовозбуждатся и переводить потребляемую энергию в тепло.

В итоге вы получите источник отрицательного напряжения с общим плюсовым проводом, способный выдать ток до 700мА и напряжением в диапазоне от 1,23в до примерно 20в с защитой от перегрузок по току и от перегрева кристалла.

Почему 2576 ? Потому что я полюбил этот чип за надёжность, низкую стоимость, простоту и удобство.

Ничего изобретать не понадобится, в даташите на LM2576 есть вся необходимая информация, открываем: http://www.national.com/ds/LM/LM2576.pdf и находим на 18й странице нужную нам схему.

Немного на мой взгляд неудачно у них нарисовано, поэтому сделаем зелёным.

Как видите это инвертирующий преобразователь, по буржуйски inverting buck-boost.

Ключ замыкается (биполярный транзистор, коллектор которого – это 1-й вывод LM2576, эмиттер – 2-й вывод), энергия запасается в сердечнике дросселя, затем ключ размыкается, и накопленная энергия через диод шоттки уходит  в выходной электролит, цикл повторяется, пока цепь обратной связи не даст команду сбавитьобороты.

{ads1}

Цепь обратной связи (ОС) состоит из делителя R1, R2 для adj-версии микросхемы, а для версии с фиксированным выходным напряжением вывод 4 сразу сажаем на анод диода. Для версии с внутренним делителем, которую мы вдруг захотим включить на большее выходное напряжение, учитываем, что сопротивление внутреннего

R2 равно:

3.3V R2 = 1.7k
5V, R2 = 3. 1k
12V, R2 = 8.84k
15V, R2 = 11.3k

Выходное напряжение, как обычно, считаем по формуле Uвых = ((R2\R1)+1)*1,23, где 1,23 –  это напряжение источника опорного напряжения.

Для R2 = 2 кОм, R1 = 240 рассчётно получается 11,48 в с учётом погрешности (в моём случае получилось 11,4в). 

Для тех кто хочет спросить почему на выходе только 700мА, ведь в даташите написано микросхема обеспечивает 3а, отвечу заранее: согласно даташиту ток ключа ограничивается внутренней схемой на уровне примерно

5,8а, а пиковый ток ключа в нашем обратноходовом преобразователе считается по формуле:

если после такого расчёта ваш мозг не аннигилировал в другое измерение то продолжим.

Короче, чтобы не хавать ваш мозг, пиковый ток  обратнохода можно примерно прикинуть по формуле: Iпик = 5,5*(Pout)\Vin, где Pout – выходная мощность. Как видите, чем меньше входное напряжение, тем больше пиковый ток, поэтому крайне не рекомендую питать схему от источника менее 10в (даташит говорит что минимальный “drop” равен 4,7в, т.е. при выходном 12,7в минимальное входное будет 8 вольт, если меньше то выходной ключ открывается…. а его нагрузка по постоянному току дросель…. со всеми вытекающими)

Ладно, хватит мудрёных формул, ближе к делу. У меня получилась платка размером

15х34 мм, нарисовал в спринте вот так:

Резисторы делителя 1206, электролиты диаметром 12…13мм, дроссель намотал на колечке Т60 из 52-го материала, особо не думая о количестве витков, просто намотал в 4 жилы проводом 0,3….0,4мм до заполнения, получилось примерно 70..80 витков (200…250мкГн)

Ну а дальше как обычно, в путь: стеклотекстолит, утюг, хлорное железо, паяльник. …

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напоследок традиционно о КПД:

Вход 15в 410мА  – 6,15Вт потребляемая

Выход 11,4в 360мА – 4,1 Выдаваемая

ток холостого хода около 20…30мА

Соответственно, КПД = 67%, но мне лично  уже не важно, лишь бы не мудрить вторую обмотку, второй блок пиатния.

{ads1}

Как это работает? — Однополярное питание ОУ и отрицательное напряжение

Обратились недавно ко мне с вопросом. Есть схема с операционным усилителем. ОУ питается однополярным положительным напряжением. Но в схеме присутствует отрицательное напряжение, которое через резисторы подается на на вход ОУ. Вопрос: как и почему оно работает? Разве для работы с отрицательными напряжениями не надо ли питать операционник от двуполярного источника напряжения?

Давайте разбираться вместе.

Вот те самые схемы:

Рис. 1. Схема №1

Рис. 2. Схема №2

Судя по всему, схемы с РадиоКота, но сами статьи не нашел.

Первая — источник высокого отрицательного напряжения для питания ФЭУ, вторая — предварительный усилитель того самого ФЭУ.

Рассмотрим первую. Интересующий нас участок выглядит так:

Рис. 3. Упрощенная обвязка ОУ из рис. 1

Здесь ОУ работает как инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления меньше единицы. На вход -HV подается высокое отрицательное напряжение. На выходе OUT получаем положительный потенциал, по величине пропорциональный входному напряжению.

Работает схема следующим образом. На вход -HV подается высокое отрицательное напряжение. Через резистор R2 оно поступает на отрицательный вход ОУ. Так как положительный вход операционника подключен к земле, ОУ через резистор обратной связи R1 будет компенсировать отрицательное напряжение положительным, тем самым сохранять на отрицательном входе нулевой потенциал. То есть, как только на отрицательном входе напряжение провалится ниже нуля, ОУ его снова вернет в ноль через резистор R1. Таким образом, на обоих входах операционного усилителя напряжение всегда будет находиться в окрестности нуля вольт.

Вопрос только вызывает то, что для срабатывания обратной связи операционник должен зафиксировать небольшой провал в отрицательную область, а как он это сделает, если он питается только положительным напряжением?

На это можно ответить коротко: Да ни как! Схема в данном виде является нерабочей, уж не знаю как оно заработало у автора, но у человека, который ее собирал, ни чего не получилось. Выйти из положения можно внеся небольшое изменение в конструкцию:

Рис. 4. Модернизированная схема №1

Положительный вход ОУ с помощью делителя R3-R4 мы немного «приподнимаем» над потенциалом земли. В этом случае операционник следит за провалом напряжения на отрицательным входе уже не ниже уровня земли, а ниже небольшого смещения, которое всегда больше нуля. В таком виде схема уже является жизнеспособной.

Данный прием как раз и реализован во второй схеме (рис. 2). Вот ее часть:

Рис. 5. Зарядочувствительный усилитель ФЭУ

Это так называемый зарядочувствительный усилитель, или инверсный интегратор тока. Вход Anode подключается к аноду ФЭУ, который является источником отрицательного тока (не напряжения!!!). При регистрации кванта света, на выходе OUT получаем импульс напряжения положительной полярности.

Вот и все. Как видите, даже если схема работает с отрицательными напряжениями, в некоторых случаях совсем не обязательно операционные усилители в ней питать двуполярным напряжением.

 

Схема генерации отрицательного напряжения, обычно используемая в электронных схемах однокристальных микрокомпьютеров

Генерация отрицательного напряжениясхемаПринцип графика

В электронных схемах нам часто требуется использовать отрицательное напряжение. Например, когда мы используем операционные усилители, нам часто необходимо установить для них отрицательное напряжение. Ниже приведен простой пример положительного напряжения 5 В на отрицательное напряжение 5 В, чтобы объяснить его схему.

Обычно, когда мне нужно использовать отрицательное напряжение, я обычно выбираю специальные микросхемы, генерирующие отрицательное напряжение, но эти микросхемы более дорогие, например ICL7600, LT1054 и т. Д. Ой, чуть не забыл про MC34063. Этот чип используется чаще всего.Что касается схемы генерации отрицательного напряжения 34063, я не буду здесь упоминать в даташите. Пожалуйста, смотрите нас нижеMCUДва типа контуров создания отрицательного давления, обычно используемых в электронных схемах.

Многие современные однокристальные микрокомпьютеры оснащены выходом PWM. Когда мы используем однокристальный микрокомпьютер, PWM часто не используется. Это хороший выбор для создания отрицательного давления.

Вышеупомянутая схема представляет собой простейшую схему генерации отрицательного напряжения. Он использует наименьшее количество оригиналов, нам нужно только предоставить ему прямоугольную волну около 1 кГц, что довольно просто. Здесь следует отметить, что генерирующая способность этой схемы очень мала, и падение напряжения после добавления нагрузки также относительно велико.

Следующая схема была произведена по указанным выше причинам:

Анализ цепи генерации отрицательного напряжения

Определение напряжения: напряжение, также известное как разность потенциалов или разность потенциалов, представляет собой физическую величину, которая измеряет разность энергии единичного заряда в электростатическом поле из-за различных потенциалов. Его величина равна работе, совершаемой единичным положительным зарядом, перемещающимся из точки A в точку B из-за силы электрического поля. Направление напряжения определяется как направление от высокого потенциала к низкому.

Проще говоря, напряжение в определенной точке – это разница между потенциалом относительно контрольной точки. V some = E some-E параметр. Обычно мы рассматриваем отрицательный полюс источника питания как точку отсчета. Напряжение источника питания равно Vcc = E источник питания положительный-E отрицательный.

Если вы хотите генерировать отрицательное напряжение, просто сделайте его более низким по сравнению с отрицательным полюсом источника питания. Чтобы быть ниже, необходимо задействовать другой источник питания.Основной принцип заключается в использовании последовательного соединения двух источников питания. Положительный полюс источника питания 2 соединен последовательно с отрицательным полюсом эталонного источника питания 1. Отрицательный полюс источника питания 2 отрицательный.

Схема генерирования отрицательного напряжения: использованиеемкостьЗарядка эквивалентна новому источнику питания.После последовательного подключения конденсатора к GND он эквивалентен источнику питания 2. Затем создается отрицательное напряжение.

1. Зарядка конденсатора: когда ШИМ низкий,Q2Включите, Q1 выключится, VCC заряжает C1 через Q2, а цепь зарядки – VCC-Q2-C1-D2-GND. C1 положительный слева и отрицательный справа.

2, конденсатор С1 полностью заряжен

3. Конденсатор C1 используется в качестве источника питания, а высоковольтный электрод C1 последовательно подключается в контрольной точке. C1 разряжается, свободно вращаясь от C2, создавая отрицательное напряжение.

Когда ШИМ находится на низком уровне, Q2 выключен, Q1 включен, C1 начинает разряжаться, а цепь разряда – это C1-C2-D1, что на самом деле является процессом зарядки C2. После того, как C2 полностью заряжен, он становится положительным и отрицательным.Если потенциал VCC составляет 5 единиц несколько вольт, он может выдавать напряжение -5 В.

Решение для создания отрицательного напряжения (-5 В)

Выходная мощность 7660 и MAX232 ограничена.осциллографОчень сложно принести быстродействующий операционный усилитель, поэтому Вэй Кун также должен расширить ток, подключив 4 штуки параллельно.

Первая версия – это 7660 две штуки параллельно.

Использовать обычныйDC/DCЧип может генерировать отрицательное напряжение, а точность напряжения такая же, как и для положительного напряжения, а также очень сильная способность вождения, которая может достигать более 300 мА.

ОбщееИмпульсный источник питанияМикросхема может генерировать отрицательное напряжение, невозможно использовать выход ШИМ от импульсного источника питания, чтобы подтолкнуть зарядный насос, а также он может генерировать больший ток, а стоимость также очень низкая. Я не знаю, сколько требуется пульсаций. После того, как зарядный насос отфильтрован LC, пульсации довольно малы из. 7660 – это зарядный насос, поэтому ток очень мал.

Вся конструкция осциллографаЦифровая сила+ 5В и + 5В аналогового источника питания подаются отдельно, но что делать с цифровым заземлением и аналоговым заземлением?

Цифровое заземление и аналоговое заземление должны быть соединены вместе, иначе схема не будет работать.

Ток возврата на землю цифровой части не может протекать через аналоговую часть, и две земли должны быть соединены вместе в стабильной контрольной точке заземления.

Значение отрицательного напряжения

1. Искусственные правила. Например, телефонная система питается от -48 В, что позволяет избежать электрохимической коррозии телефонной линии. Конечно, это может сработать, если вы ответите на телефонный звонок наоборот, просто потому, что точка отсчета напряжения изменится.

2. Требуется интерфейс связи. НапримерRS232, необходимо использовать отрицательное напряжение. -3V ～ -15V представляют 1, а + 3 ～ + 15V представляют 0. Это протокол, когда интерфейс связи был изначально разработан, и ему можно только следовать. PS: Интерфейсные микросхемы, такие как MAX232, имеют собственный насос заряда, который сам по себе может генерировать отрицательное напряжение.

3. Обеспечьте шины питания для операционных усилителей (без шины питания). Старомодные операционные усилители не имеют возможности ввода / вывода с питанием от шины питания к сети, например OP07. Диапазон входного напряжения всегда на 1 В меньше диапазона напряжения источника питания, а выходное напряжение на 2 В меньше. Таким образом, если VEE использует 0 В, входное напряжение должно превышать 1 В, а выходное напряжение не будет ниже 2 В. В этом случае некоторые требования к схемотехнике могут не соблюдаться. Для работы в условиях ввода / вывода, близких к 0 В, необходимо обеспечить отрицательное напряжение на операционный усилитель, например -5 В, чтобы операционный усилитель мог нормально работать около 0 В. Однако с ростом популярности операционных усилителей с Rail-to-Rail такая ситуация становится все реже и реже.

4. Имеет китайские характеристики и схему самоуничтожения. Вообщем внутри чипазащитить схемуЗащита от отрицательного напряжения отсутствует, поэтому, пока ток немного больше и напряжение не нужно подавать на микросхему с высоким отрицательным напряжением, микросхему можно успешно разрушить.

Крохотные генераторы подкачки заряда в процессоре 8086, создающие отрицательное напряжение

Увеличенное фото чипа 8086; видно кремниевый кристалл и проволочную разварку

Революционный микропроцессор Intel 8086, представленный в 1978 году, породил целую группу процессоров х86, которые и по сей день используются в настольных и серверных компьютерах. Чип построен на цифровых цепях, однако в нём присутствуют и аналоговые контуры: генераторы подкачки заряда, превращающие питание процессора 5 В в отрицательное напряжение для увеличения быстродействия. Я занимаюсь реверс-инжинирингом 8086 на основе фоток кристалла, и в данной записи описываю конструкцию этих генераторов подкачки заряда и принцип их работы.

Строго говоря, конечно, весь чип создан из аналоговых компонентов. Как гласит старая поговорка, «цифровые компьютеры делаются из аналоговых комплектующих». Её автор – инженер DEC Дон Вонада, и его афоризмы были опубликованы в журнале Computer Engineering в 1978 году.

Инженерные афоризмы Вонады

1. Никакой «земли» не существует.
2. Цифровые компьютеры делаются из аналоговых комплектующих.
3. Прототипы схем всегда работают.
4. Сначала разрабатываются утверждённые временные условия, а потом обнаруживаются неутверждённые.
5. Если в группе проводников переключаются все, кроме одного, то он тоже переключается.
6. Если в группе затворов переключаются все, кроме одного, то он тоже переключается.
7. У каждого пикофарада есть свой наногенри.
8. Конденсаторы преобразуют сбои напряжения в сбои тока (закон сохранения энергии).
9. Связанные между собой провода – это, скорее всего, линии передачи.
10. Синхронизацией цепей можно заниматься бесконечно.
11. Максимальные допуски редко складываются – но если такое случается, то только в машине лучшего клиента.
12. Диагностика крайне эффективна в обнаружении уже решённых проблем.
13. Системы обработки данных проверяются лишь частично, поскольку на практике невозможно проверить все возможные состояния машины.
14. Законы Мёрфи работают 95% времени. Оставшиеся 5% — это перерывы на кофе.

Фото кристалла микропроцессора 8086. Слева расположено АЛУ и регистры. Внизу справа – ПЗУ с микрокодом. По ссылке с фото открывается фото побольше. По данной ссылке – оригинал фото (10 000 × 10 000 пкс, 24 МБ — не влезает на habrastorage).

На фото выше показан крохотный кристалл процессора 8086 под микроскопом. Виден металлический слой сверху чипа, под которым прячется кремний. По внешнему краю видны распаечные провода, соединяющие контактные площадки кристалла с 40 внешними контактами чипа. Но если присмотреться внимательно, видно, что у кристалла 42 площадки. Зачем ему две лишние?

Интегральная схема строится на кремниевой подложке, на которую наносятся транзисторы. Для высокоскоростных ИС полезно бывает подавать на подложку отрицательное “напряжение смещения”. Для этого у многих чипов из 1970-х годов есть внешний контакт, на который подаётся – 5 В, однако использовать дополнительный источник питания инженерам было неудобно. К концу 1970-х были разработаны схемы генератора подкачки заряда прямо на чипе, что позволяло получать отрицательное напряжение на месте. Такие чипы используют удобное единственное питание + 5 В, и все инженеры счастливы.

У подачи отрицательного напряжения смещения есть несколько преимуществ. Оно уменьшает паразитную ёмкость, что ускоряет чип, делает пороговое напряжение транзисторов более предсказуемым и уменьшает утечки тока.

Ранним чипам памяти DRAM и микропроцессора часто требовалось три напряжения питания: +5 В (Vcc), +12 В (Vdd) и -5 В (Vbb). В конце 1970-х улучшения технологии производства чипов позволили использовать единственное напряжение. К примеру, MK4116 (16-килобитная DRAM от Mostek 1977 года) требовала три напряжения, а улучшенная MK4516 (1981) работала уже с единственным +5 В, что упрощало проектирование схем. Забавно, что у некоторых из новых чипов для обратной совместимости были не подсоединённые ни к чему контакты Vbb и Vcc.

Чипы памяти от Intel пошли по похожему пути: 2116 DRAM (16 КБ, 1977) использовали три напряжения, а улучшенная 2118 (1979) всего одно. Точно так же знаменитый микропроцессор Intel 8080 (1974) использовал МОП-транзисторы с индуцированным каналом, и ему для работы требовались три напряжения. Микропроцессор Motorola 6800 (1974) использовал другой подход, работая с одним напряжением питания; хотя 6800 и был создан на транзисторе старого типа, ему не нужно было +12 В внешнего питания, так как он реализовывал удвоитель напряжения на месте.

Две лишние контактные площадки на кристалле 8086 нужны для подачи напряжения смещения на подложку. На фото в начале статьи показано расположение кремниевого кристалла на чипе, с распаечными проводами, соединяющими его с контактной площадкой, формирующим внешние контакты. На фото видно два небольших серых квадратика сверху и снизу. Каждый из них соединён с одной из «лишних» площадок. Генератор подкачки заряда на кристалле 8086 генерируют отрицательное напряжение, проходящее через провода распайки на эти квадратики, а потом через металлическую пластину под подложкой 8086.

Как работают генераторы подкачки заряда

На фото ниже выделены два генератора подкачки заряда процессора 8086. Мы рассмотрим верхний; схема работы нижнего такая же, он просто скомпонован по-другому, чтобы уместиться в доступное пространство. У каждого генератора есть цепь драйвера, большой конденсатор и площадка с проводом, соединяющим его с подложкой. Каждый генератор расположен рядом с одной из двух площадок заземления 8086 – вероятно, для минимизации электрического шума.

Фото кристалла микропроцессора 8086 с увеличенными генераторами напряжения смещения

Вам, возможно, интересно, как генератор подкачки заряда превращает положительное напряжение в отрицательное. Фокус в использовании «летающего» конденсатора, схема которого ниже. Слева конденсатор заряжен до 5 В. Разъединим его и соединим положительную часть с землёй. У конденсатора всё ещё есть заряд в 5 В, поэтому его нижняя часть должна выдавать -5 В. Быстро переключая конденсатор между двумя состояниями, генератор подкачки заряда выдаёт отрицательное напряжение.

Генератор подкачки заряда 8086 использует полевой транзистор с МОП-структурой и диоды для переключения конденсатора между состояниями, и генератор для управления транзистором – как показано на схеме ниже. Кольцевой генератор состоит из трёх инверторов, соединённых в петлю (кольцо). Поскольку количество инверторов нечётное, система нестабильна и колеблется. Если бы у неё было чётное количество инверторов, она была бы стабильной в одном из двух состояний. Такую технику используют в регистрах 8086 – пара инверторов хранит бит.

К примеру, если на первый инвертер приходит 0, он выдаст 1, второй выход будет 0, а третий – 1. Это переключает первый инвертер, и это переключение перемещается по петле, приводя к осцилляциям. Для замедления скорости осцилляции в кольцо вставлены две RC-цепи. Поскольку на зарядку и разрядку конденсатора уходит какое-то время, осцилляции замедляются, давая генератору подкачки заряда время сработать.

Я пытался измерить частоту генератора подкачки заряда, изучая ток чипа в поисках осцилляций. Я измерил флуктуации на 90 МГц, но, подозреваю, что на самом деле я мог мерить шум.

Схема генератора подкачки заряда в Intel 8086, дающего отрицательное напряжение смещения на подложке

Выходы с конденсатора приходят на транзисторный драйвер конденсатора. На первом шаге включается верхний транзистор, что заставляет конденсатор заряжаться через первый диод до 5 В по отношению к земле. На втором шаге происходит всё волшебство. Включается нижний транзистор, и соединяет верхнюю часть конденсатора с землёй. Поскольку конденсатор всё ещё заряжен до 5 В, нижняя часть должна выдавать -5 В, что и даёт нам нужное отрицательное напряжение. Ток идёт через второй диод и распаечный провод на подложку. Когда осциллятор переключается снова, включается верхний транзистор и цикл повторяется. Генератор подкачки заряда называется так потому, что подкачивает заряд с выхода к земле. Диоды похожи на запорные клапаны водяного насоса, поскольку обеспечивают движение заряда в нужном направлении.

Я, конечно, немного упростил схему работы. Из-за падения напряжения на транзисторе напряжение на подложке будет равняться -3 В, а не -5 В. Если чипу нужно более сильное падение напряжения, можно сделать каскад из нескольких генераторов подкачки заряда. Говоря о направлении работы генератора, я имею в виду направление тока. Если вы представляете себе подкачку электронов, то считайте, что отрицательно заряженные электроны закачиваются в противоположном направлении, в подложку.

Реализация в кремнии

На фото ниже показана реализация генератора подкачки заряда на чипе. На фото вверху видно металлические проводники, под которыми находится красноватый поликремний. Внизу – бежевый кремний. В центре видно основной конденсатор, с проводниками в виде буквы Н, соединяющими его с цепью слева. Часть конденсатора спрятана под широкой металлической дорожкой питания вверху. Справа распаечный провод подсоединён к площадке. Под площадкой расположен тестовый узор – по квадратику для каждой маски, использовавшейся для нанесения очередного слоя на чип.

Генератор подкачки заряда с металлическим слоем

После удаления металлического слоя становится лучше видно схему. Правую половину фото занимает крупный конденсатор подкачки заряда. Он, конечно, микроскопического размера, но по стандартам чипов огромен – примерно сравним с 16-битным регистром. Конденсатор состоит из поликремния, расположенного над кремнием, между которыми проложен изолирующий оксид. Поликремний и кремний формируют пластины конденсатора. Слева расположены конденсатор поменьше и резисторы, придающие генератору RC-задержку. Под ними находится цепь генератора и транзисторы.

Генератор собран из 13 транзисторов. Семь транзисторов формируют 3 инвертера (у одного транзистора есть дополнительный инвертер для дополнительного выходного тока). Из шести транзисторов драйвера два транзистора подтягивают выход вверх и четыре вниз. Схема странным образом отличается от обычной схемы инвертера, поскольку требования к току отличаются от обычной цифровой логики.

Ключевые компоненты генератора подкачки заряда 8086. Металлический слой удалён, видно слои поликремния и кремния.

Одна интересная особенность генератора подкачки заряда заключается в двух диодах, каждый из которых состоит из восьми транзисторов, расположенных через регулярные промежутки. На диаграмме ниже показана структура транзистора. Транзистор можно считать переключателем, позволяющим току протекать между двумя его участками, истоком и стоком. Транзистор контролируется затвором, сделанным из кремния особого типа, поликремния. Высокое напряжение на затворе позволяет току течь между истоком и стоком, а низкое – блокирует ток. Эти крохотные транзисторы можно комбинировать, формируя логические затворы – компоненты микропроцессора и других цифровых чипов. Однако в данном случае транзисторы используются как диоды.

Структура транзисторов, реализованных в ИС

На фото ниже показан вид сверху на транзистор в генераторе подкачки заряда. Как и на диаграмме, поликремний формирует затвор между участками кремния с добавками с обеих его сторон. Диод можно сделать из МОП-структуры, соединив затвор и сток через соединение кремний/поликремний, расположенное внизу фото. Кремний также можно соединять с металлическим слоем через сквозные контакты. Для этого фото металлический слой удалён, но оставшиеся бледные кружочки обозначают местонахождение сквозных контактов.

Транзистор в схеме генератора подкачки заряда. Поликремниевый затвор разделяет исток и сток транзистора.

На диаграмме ниже показано, как два диода собраны из 16 транзисторов. Для поддержки относительно большого тока генератора подкачки заряда в каждом диоде используется по 8 параллельных транзисторов. Отметьте, что у соседних транзисторов общие исток и сток, поэтому их получилось упаковать так плотно. Синие линии отмечают место, где были металлические провода – для этого фото их удалили. Тёмные кружочки – места, где были сквозные контакты между металлом и кремнием.

У генератора подкачки заряда есть два диода, каждый из которых сделан из 8 транзисторов. Исток, затвор и сток обозначены буквами S, G и D.

В итоге истоки верхних восьми транзисторов соединены с землёй металлическим проводом. Их затворы и стоки соединяются поликремнием под транзисторами, в результате чего из них получаются диоды. К конденсатору они подсоединены металлическим проводом. Восемь нижних транзисторов формируют второй диод. Их затворы и стоки соединены нижней металлической петлёй. Отметьте, как оптимизировано расположение элементов; к примеру, затворы изогнуты так, чтобы не касаться сквозных контактов.

Заключение

Генератор напряжения смещения на чипе 8086 представляет собой интересную комбинацию цифровой схемы (кольцевого генератора, составленного из инверторов) и аналогового генератора подкачки заряда. Он может показаться вам давно забытым устройством из истории компьютеров 1970-х, но на самом деле он присутствует и в современных ИС. В современных чипах это куда как более сложная схема, тщательно настроенная на выдачу нескольких регулируемых напряжений смещения на участках с отдельным питанием. В чём-то она похожа на архитектуру х86, начавшую свой путь в 1970-х и ставшую ещё более популярной сегодня, однако в рамках постоянного улучшения эффективности сложность её возросла невероятно.

Сегодня генераторы напряжения смещения продаются в качестве готовых патентованных идей – можно купить схему такого генератора и вставить в проект своего чипа (см. ссылки 1, 2, 3, 4, 5, 6). Существует даже стандарт на питание IEEE 1801, согласно которому инструменты разработки ИС могут генерировать необходимые схемы.

У математического сопроцессора Intel 8087, пристраиваемого к 8086, тоже есть свой генератор напряжения смещения. Он работает по тем же принципам, однако, как ни странно, использует другую схему с 5 инверторами

ADP5070 Техническое описание и информация о продукте

Подробнее о продукте

ADP5070 – это высококачественный двухканальный стабилизатор постоянного напряжения, генерирующий независимые стабилизированные положительное и отрицательное напряжения питания.

Благодаря диапазону входных напряжений от 2.85 В до 15 В он может быть использован в широком спектре задач. Интегрированные ключи в обоих стабилизаторах позволяют формировать регулируемое положительное выходное напряжение до +39 В и отрицательное выходное напряжение до −39 В относительно входного напряжения.

Частота коммутации ADP5070 выбирается при помощи внешнего вывода и может составлять 1.2 МГц или 2.4 МГц. Компонент также может быть синхронизирован с внешним генератором, имеющим частоту от 1.0 МГц до 2.6 МГц, для упрощения фильтрации шума в чувствительных к шуму схемах. Оба стабилизатора имеют программируемую схему управления скоростью изменения сигнала в каскаде драйвера МОП транзистора для уменьшения уровня электромагнитных помех.

Компонент имеет широкие возможности управления последовательностью запуска, включая опции ручного управления, одновременного включения, включения положительного напряжения первым и включения отрицательного напряжения первым.

ADP5070 содержит таймер с фиксированным или программируемым при помощи внешнего резистора временем мягкого запуска, который предотвращает броски тока при включении. В отключенном состоянии оба стабилизатора полностью отключают нагрузку от цепи входного напряжения питания.

К другим ключевым функциям обеспечения безопасности, интегрированным в ADP5070, относятся защита от перегрузки по току (overcurrent protection, OCP), защита от перегрузки по напряжению (overvoltage protection, OVP), защита от перегрева (thermal shutdown, TSD) и блокировка при просадке входного напряжения (undervoltage lockout (UVLO).

ADP5070 выпускается  в 20-выводном корпусе LFCSP и имеет номинальный рабочий диапазон температур перехода от –40°C до +125°C.

Области применения

• Усилители, АЦП, ЦАП и мультиплексоры с биполярным питанием
• Формирование напряжения смещения приборов с зарядовой связью (ПЗС)
• Питание оптических модулей
• Формирование напряжения смещения ВЧ усилителей мощности (УМ)

Что такое отрицательное напряжение? – Сборка электронных схем

Я собираюсь показать вам, что такое отрицательное напряжение, поместив Джона в яму. Как вы быстро поймете, в этом нет ничего странного или мистического.

Познакомьтесь с Джоном. Его рост 1,8 метра (6 футов).

Что означает рост Джона 1,8 м? Можете ли вы определить его рост, просто посмотрев на его голову?

Нет. Вы должны сравнить его макушку с землей, на которой он стоит, чтобы определить его рост.Рост Джона 1,8 м на самом деле означает, что его макушка на 1,8 м выше земли, на которой он стоит.

То же самое и с напряжением. Вы не можете ничего сказать о напряжении, не сравнив его с другой точкой.

Обычно в цепи определяют нулевую точку (0 В) или заземление .

В простой цепи батареи точкой заземления обычно является минусовая клемма батареи. Поэтому, если кто-то говорит, что «эта точка составляет 5 В», они обычно имеют в виду, что это 5 В по сравнению с землей.

Засунуть Джона в дырку

Назад к Иоанну. Что, если мы выкопаем яму 1,8 метра, а затем поместим Джона в яму. (Бедный Джон).

Его ступни теперь на 1,8 метра под землей.

Другими словами, его ступни находятся на высоте МИНУС 1,8 метра.

Джон по-прежнему тот же человек, просто он по-другому расположен по сравнению с землей. Поэтому положение его ног становится отрицательным.

То же самое и с напряжением.

Создание отрицательного напряжения

Например, представьте две батареи на 9 В.

Помните – батарея 9 В означает, что положительный полюс на 9 В на выше, чем на , чем отрицательный.

Теперь возьмем одну батарею и скажем, что ее минусовая клемма будет заземлением (0 В) в нашей цепи.

Что будет, если мы подключим плюс второй батареи к минусу первой (т.е. подключим ее к земле)?

С батареями толком ничего не происходит.Они точно такие же, какими были до их подключения.

И ток не течет.

а какое напряжение на минусовой клемме второй АКБ?

Поскольку минус на 9 В ниже, чем плюс, и поскольку плюс подключен к земле, минус должен быть минус 9 В.

Итак, мы создали отрицательное напряжение 9В.

Или мы?

Если вы присмотритесь, то на самом деле не создали ничего .

У нас только помечено как плюс второй батареи 0V.

И мы обозначили как минус второй батареи -9V , потому что она на 9V ниже 0V.

Когда вам нужно отрицательное напряжение?

Дело не в том, что вам «нужно» отрицательное напряжение. Но иногда в цепи появляется отрицательное напряжение, и полезно знать, что это такое.

Одним из примеров отрицательного напряжения является цепь нестабильного мультивибратора.

Иногда вы видите схемы, которым требуется источник питания с тремя подключениями, например, + 9В, 0В и -9В. Это очень часто встречается в схемах усилителя.

Но с таким же успехом можно было бы сказать, что цепи нужны + 18 В, + 9 В и 0 В (GND). Это было бы одно и то же, только с другими названиями.

Вопросы?

Если вы найдете эти уроки полезными, попробуйте Ohmify. Это онлайн-академия электроники, где вы узнаете все, от того, как работает напряжение, до того, как создать схему микроконтроллера.

И есть множество планов проектов, которым вы можете следовать, чтобы построить такие классные вещи, как роботы, светофоры, усилители, кухонный таймер, музыкальные синтезаторы и многое другое.

Щелкните здесь, чтобы узнать больше об Ohmify.

У вас есть вопросы по поводу отрицательного напряжения? Дайте мне знать в поле для комментариев ниже.

Линейные регуляторы с отрицательным напряжением

Что такое отрицательное напряжение? С напряжениями все относительно. Между разными электрическими проводниками могут быть разные электрические потенциалы.Это означает, что одно напряжение может быть выше другого. В таком случае нельзя использовать описание «отрицательное напряжение». Под отрицательным напряжением мы подразумеваем, что одно напряжение ниже потенциала земли системы. На рисунке 1 показан пример с напряжением питания 3,3 В и потенциалом заземления системы 0 В. В такой системе сигналы датчика должны быть измерены и записаны. Эти сигналы могут находиться в диапазоне от +2,5 В до –2,5 В. Для регистрации этих сигналов мы используем операционный усилитель, для которого требуется положительное напряжение питания +3.3 В и отрицательное напряжение питания –3,3 В.

Для положительных напряжений в системе уже имеется +3,3 В. Для необходимого отрицательного напряжения –3,3 В можно использовать имеющееся опорное напряжение –5 В. Эта шина напряжения может поступать от трансформаторного источника питания. Обычно такие напряжения регулируются не очень точно. Для точной генерации –3,3 В мы хотим использовать линейный стабилизатор.

На рынке имеется очень большой выбор линейных регуляторов, подходящих для положительного напряжения.Можно ли использовать такой положительный линейный стабилизатор в приложениях, где необходимо преобразовать отрицательное напряжение?

На рисунке 1 показан линейный регулятор, используемый в таком приложении. Проблема с использованием типичного линейного регулятора, предназначенного для положительных выходных напряжений, заключается в том, что он может только подавать ток, а не потреблять ток. Если бы мы выбрали положительный линейный стабилизатор, который мог бы генерировать и потреблять токи, там по-прежнему будет проблемой с этой настройкой. Регулируемый резистор обозначает проходной элемент линейного регулятора.Соотношение напряжений между разъемами V _IN , V _OUT и GND точно такое же для этой ИС линейного регулятора, как если бы она использовалась в приложении положительного напряжения. Однако у использования положительного линейного регулятора в такой среде есть несколько недостатков. Схема будет использовать резистивный делитель для регулирования выходное напряжение зависит от шины –5 В, а не от шины 0 В, системного заземления. Это приводит к тому, что помехи и шум на шине –5 В передаются непосредственно на генерируемую –3.Рейка 3 В. К тому же точность регулирования оставляет желать лучшего. Когда напряжение питания –5 В имеет точность только ± 10%, эта неточность также будет влиять на генерируемое выходное напряжение –3,3 В.

Рисунок 1. Положительный линейный регулятор для создания отрицательного напряжения обычно не работает из-за направления тока.

Второй минус такого варианта использования положительного линейного регулятора заключается в том, что выводы ввода / вывода устройства линейного регулятора, такие как разрешающий вывод, будут привязаны к –5 В.Если в системе необходимо соблюдать некоторую последовательность между различными напряжениями, может потребоваться какой-то сдвиг уровня.

На рисунке 2 показана та же система, но используется линейный регулятор, специально разработанный для понижения отрицательного напряжения. Эти микросхемы специально называются отрицательными линейными регуляторами. Новый отрицательный линейный стабилизатор ADP7183 от Analog Devices был специально разработан для обеспечения самого низкого уровня шума и максимального коэффициента отклонения источника питания (PSRR). Это делает деталь очень полезной для фильтрации приложений по узлам, чувствительным к питанию.

Рисунок 2. Отрицательный линейный стабилизатор для создания отрицательного напряжения.

Если используется отрицательный линейный стабилизатор, подобный показанному на рисунке 2, генерируемое –3,3 В регулируется по отношению к нулевому напряжению заземления. Это дает очень низкий уровень шума и точное выходное напряжение. Кроме того, контакты ввода / вывода связаны с заземлением системы 0 В, и, таким образом, можно исключить изменение уровня.

Это делает очень необходимыми специальные отрицательные линейные регуляторы при преобразовании отрицательных напряжений или при фильтрации отрицательных напряжений.Вообще там это только ограниченное количество отрицательных линейных регуляторов, доступных на рынке. Новые продукты, такие как ADP7183 (300 мА) и ADP7185 (500 мА), увеличивают доступный портфель для дизайнеров.

Тест:

Кстати – почему регулятор LDO? Вы все еще используете стандартный 7805 для получения стабильного выходного напряжения 5 В? Что ж, вам нужно входное напряжение 7 В (минимум) для 7805. Допустим, нам нужен выходной ток 100 мА.

Какую эффективность вы получите от регулятора 7805 по сравнению с регулятором LDO, таким как ADP150?

Совет: проверьте технические данные ADP150.

Найдите ответ в StudentZone.

Отрицательное напряжение – PS Audio

Когда я впервые изучал электротехнику, одним из терминов, с которыми я боролся, было отрицательное напряжение. Как напряжение могло быть отрицательным? Была земля и было + напряжение. Для меня напряжение всегда было выше нуля.

Я понимаю, что большинство людей не просыпаются утром и не задаются этим вопросом. Тем не менее, вероятно, стоит рассказать вкратце.

Я впервые столкнулся с этим загадочным свойством электричества во время работы над синтезаторами.В начале 70-х я собирался создавать музыкальные синтезаторы. Я еще не перешел на аудио. Один из ключевых компонентов синтезатора называется генератором, управляемым напряжением (ГУН). Осциллятор – это источник звука музыкальных нот в синтезаторе. Он генерирует звуки, которые мы слышим при нажатии ноты на клавиатуре. В старых синтезаторах для установки частоты генератора использовались разные напряжения (отсюда и термин VCO). Более высокие управляющие напряжения производили более высокие звуковые частоты.

ГУН

не особо удобен в разработке, поэтому я стал искать вместо них интегральную схему.В те ранние годы было особо нечего найти, кроме Intersil 8038. Эта древняя микросхема сделала все, что мне было нужно. Потребовались недели, чтобы получить пакет микросхем по почте, но, наконец, они пришли. Распаял микросхему по схеме и приложенному напряжению. Ничего не получилось. Фактически чип нагрелся и умер. В таблице данных была ссылка на управляющий вывод, который требовал отрицательного напряжения. Никогда не слышав об отрицательном напряжении, я решил, что это ошибка, и применил положительное напряжение.

Электротехника не прощает ошибок.

Мне пришлось открыть книги, чтобы понять, что все это значит. В конце концов, ИС стала основой моего музыкального синтезатора, но она заставила меня познакомиться с идеей отрицательного напряжения.

Вот простой способ представить себе отрицательное напряжение. Если мы возьмем батарею и прикрепим ее клемму + к красной клемме громкоговорителя, а ее клемму – к черной клемме громкоговорителя, мы заставим низкочастотный динамик прыгнуть вперед, к слушателю.Это положительное напряжение. Если перевернуть батарею так, чтобы клемма + перешла к черному крепежному столбу на динамике, произойдет обратное. Низкочастотный динамик отодвинется от слушателя. Это прикладывает отрицательное напряжение .

Если вы зашли так далеко в истории, то поймете, что все это относительно.

«Отрицательное» питание 48 В: что, почему и как

Определение конфигурации

Телекоммуникационные и беспроводные сети обычно работают от источника постоянного тока 48 В.Но в отличие от традиционных 12- и 24-вольтовых систем, в которых отрицательная (-) сторона батареи подключена к земле (то есть, называемые системами с отрицательным заземлением), в телекоммуникационных батареях положительная (+) сторона батареи подключена к земле, что называется положительной землей. система, также обозначаемая как «отрицательное 48 вольт». В этой конфигурации минусовая сторона батареи становится «горячим» проводником, а «+» больше не горячий, а имеет нулевой потенциал, поскольку он подключен к земле и называется «общим» или «обратным» проводом.Несмотря на свою сложность и склонность к путанице, описанную ниже, «отрицательное» напряжение 48 В является обычным выбором в источниках питания постоянного тока для беспроводных сетей.

История

Почему положительная сторона цепи постоянного тока соединена с землей в телекоммуникационных приложениях, а отрицательная земля используется в автомобильных и других промышленных системах постоянного тока?

Раньше, когда разрабатывалось телефонное оборудование, напряжение 48 было выбрано для системы, потому что оно считалось безопасным «низким напряжением» и уменьшало требования к силе тока для оборудования, питаемого от этого напряжения.Это позволило использовать провода меньшего сечения, но при этом обеспечить передачу энергии по длинным проводам с минимальным падением напряжения в процентах от рабочего напряжения. Ранние телефонные системы были сконфигурированы как отрицательное заземление, однако приводили к коррозии проводников, вызванной электролизом, когда + провода подвергались воздействию влаги (вы можете увидеть доказательства этого состояния на автомобильном аккумуляторе, где коррозия со временем накапливается на + конечный пост). Чтобы исправить это проблемное состояние, системы были заменены на положительное заземление, а разрушающая гальваническая коррозия была устранена с помощью катодной защиты, обеспечиваемой заземлением плюсовой стороны цепи.

Меры предосторожности

Эта положительная конфигурация заземления не вызывает изменения полярности, плюс (+) остается плюсом и несет положительный заряд по отношению к отрицательной (-) клемме или минусу. Много коротких замыканий произошло, когда установщики предполагали, что при переключении на положительное заземление в результате меняется полярность, а это не так! Независимо от заземления, подключение (+) плюса к (-) минусу все равно приведет либо к короткому замыканию, либо к обратной полярности оборудования.

Еще один фактор, который может вызвать путаницу (и, возможно, искры), – это использование красных и черных проводов. В системах с отрицательным заземлением красный цвет обычно понимается как горячий, а в положительном заземлении этот «красный провод» больше не горячий, но по-прежнему остается положительным. Итак, вы можете представить себе установщика, стоящего там с черным проводом в одной руке и красным проводом в другой, смотрящего на входные клеммы на «отрицательном 48-вольтовом» передатчике, помеченные «HOT» и «RTN», и спрашивающего себя: «Что происходит? куда?” Ответ: черный к плюсу и красный к минусу, что немного противоречит интуиции.Таким образом, мы рекомендуем использовать общий цвет как для проводов, так и для проводов, помеченных с указанием полярности.

Еще одно предостережение относительно системной интеграции, в которой используется оборудование с положительным и отрицательным заземлением. Между этими операционными системами должна поддерживаться изоляция заземления, чтобы предотвратить короткие замыкания и проблемы совместимости оборудования. Кроме того, существует проблема непрерывности между заземлением шасси и заземлением системы; они могут быть общими или изолированными (называемыми плавающим заземлением).

Помощь в применении

Newmar предлагает системы питания с положительной и отрицательной конфигурациями заземления.Наш технический персонал хорошо разбирается в этих приложениях и может дать рекомендации по настройке и подключению. Пожалуйста, проконсультируйтесь с нами, если у вас возникнут какие-либо вопросы о конфигурации системы. Мы всегда готовы помочь!

Запросить дополнительную информацию

Основные бренды Стабилизатор отрицательного напряжения 7912T, -12 В, 2 А, до-220, 9,2 мм В x 4,5 мм Ш x 9 мм Д, 0,18 мм Ширина, 0,39 мм Длина (15 штук в упаковке): Amazon.com: Industrial & Scientific

---

В настоящее время недоступен.
Мы не знаем, когда и появится ли этот товар в наличии.

• Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
• Выходной ток более 1А
• Выходное напряжение: -12 В
• Внутренняя тепловая защита от перегрузки
• Защита от короткого замыкания

]]>

---

Характеристики данного продукта

Фирменное наименование	ОСНОВНЫЕ БРЕНДЫ
Высота	0.36 миллиметров
Длина	0,39 миллиметра
Номер модели	7912T
Количество позиций	15
Номер детали	7912T
Код UNSPSC	32000000
Ширина	0,18 миллиметра

---

Лучший способ создать отрицательное напряжение для вашей системы

Однако в некоторых случаях требуется отрицательное напряжение, в том числе:

• высокопроизводительные / высокоскоростные аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
• нитрид галлия смещение силового транзистора
• смещение лазерного диода в оптических модулях
• Смещение ЖК-дисплея

Как правило, эти приложения питаются от одной или нескольких положительных шин питания с понижающими преобразователями и LDO в качестве точек регулятора нагрузки.В большинстве случаев питание от сети не обеспечивает отрицательное напряжение, что означает, что оно должно генерироваться положительной шиной.

Существует несколько способов создания отрицательного напряжения, в основном в зависимости от требуемого входного напряжения, выходного напряжения и выходного тока. Примеры включают: инвертирующие зарядовые насосы; повышающие инвертирующие преобразователи; и конвертеры CUK. У каждого есть свои преимущества и недостатки.

Инвертирующие нагнетательные насосы

Инвертирующие нагнетательные насосы, которые могут быть регулируемыми или нерегулируемыми, обычно используются для выходных токов около 100 мА.Они следуют простому двухступенчатому принципу преобразования и требуют всего три конденсатора.

• Зарядите конденсатор от положительного входного напряжения
• Разрядите конденсатор на выходной конденсатор, меняя подключение, так что положительный вывод подключается к отрицательному и наоборот.

При таком подходе генерируется отрицательное напряжение, равное входному напряжению – например, -5 В от источника питания + 5 В. Семейство TPS60400 является примером такого устройства.Абсолютное значение выходного напряжения может быть только равным или меньшим входного напряжения. Таким образом, если требуется более низкое абсолютное выходное напряжение, можно добавить LDO. LM27761 со встроенным LDO является подходящим устройством, выходное напряжение которого можно регулировать от -1,5 В до -5 В от источника питания 5,5 В.

Схема инвертирующего повышающего преобразователя

Инвертирующие повышательно-понижающие преобразователи

Для больших выходных токов используются индуктивные решения, такие как инвертирующий повышающий-понижающий преобразователь.Они генерируют отрицательное выходное напряжение, которое может быть больше или меньше входного напряжения и дает преимущество перед насосами заряда.

На первом этапе, когда S1 замкнут, индуктор заряжается током. На втором этапе S1 открывается, а S2 закрывается. Ток в катушке индуктивности продолжает течь в том же направлении и заряжает выход отрицательно. Обычно S2 может быть реализован как активный переключатель, но в большинстве случаев это диод.

Выходное напряжение зависит от рабочего цикла (D).С:

D = T на / T и t на .Vin = t off . | Vout |

Выходное напряжение определяется как

| В на выходе | = В на выходе . [D / (1-D)]

На рисунке 1 входной ток протекает только тогда, когда S1 замкнут, а выходной конденсатор заряжается только когда S2 замкнут. Следовательно, входной и выходной токи прерывистые, а пиковый ток индуктора намного больше, чем средний выходной ток. Топология имеет низкую полосу пропускания контура, поскольку задержка отклика системы устанавливает предел для полосы пропускания контура управления.Если системе требуется более высокий ток, рабочий цикл должен быть увеличен, что означает более короткий toff. Это уменьшает количество тока, передаваемого на выход в этом цикле переключения, поэтому выходное напряжение падает еще больше. Поэтому для контура управления требуется время, пока ток индуктора в t _{на фазе} не поднимется до уровня, при котором на выход подается более высокий ток в более короткой фазе toff. Этот эффект, называемый нулем правой полуплоскости, несколько замедляет реакцию контура управления.Полоса пропускания контура инвертирующего повышающего преобразователя обычно составляет порядка 10 кГц.

Схема инвертирующего понижающего преобразователя

Преобразователь CUK

Преобразователь CUK объединяет повышающий преобразователь с понижающим преобразователем, причем два каскада соединены конденсатором. Эта топология требует двух катушек индуктивности или одного связанного индуктора, но поддерживает непрерывный входной и выходной ток и, следовательно, дает преимущества для систем, требующих низких пульсаций входного и выходного напряжения.Полоса пропускания контура управления и, следовательно, его скорость ниже, чем у инвертирующего повышающего преобразователя.

Для приложений, требующих низкого уровня шума 1 / f в диапазоне частот до 100 кГц, CUK или инвертирующий повышающий-понижающий преобразователь не являются оптимальным решением, поскольку их полоса пропускания контура управления намного меньше 100 кГц. Решением этой проблемы является инвертирующий понижающий преобразователь.

Инвертирующий понижающий преобразователь

Замена входной индуктивности преобразователя CUK переключателем верхнего плеча приводит к новой топологии; инвертирующий понижающий преобразователь.Он состоит из инвертора с накачкой заряда, за которым следует понижающий преобразователь, и требует только одного индуктора. Контур управления регулирует выходное напряжение понижающего преобразователя и, поскольку каскад накачки заряда объединен с силовым каскадом понижающего преобразователя, он работает с рабочим циклом, обратным рабочему циклу понижающего преобразователя.

На рисунке 2 напряжение на CP переключается между V _IN и GND, в то время как напряжение на SW находится между –V _IN и GND. Поскольку каскад накачки заряда не увеличивает входное напряжение, напряжение на внутренних переключателях составляет всего _IN V, что ниже, чем в инвертирующем повышающем-понижающем преобразователе или преобразователе CUK.Это означает, что можно использовать более эффективные переключатели низкого напряжения. Выходной LC понижающего каскада фильтрует выходное напряжение, поэтому пульсации выходного напряжения становятся очень небольшими.

TPS63710 предлагает несколько преимуществ по сравнению с классическими топологиями, в том числе:

• полоса пропускания контура управления около 100 кГц обеспечивает быструю переходную характеристику
• непрерывный выходной ток для низких пульсаций выходного напряжения
• низкий коэффициент усиления в каскаде усиления, поэтому уровень шума не увеличивается после шумового фильтра за счет высокого усиления каскада усиления
• опорной системы с низким 1 / f-шумом

Напряжение запрещенной зоны (VBG) усиливается и инвертируется для генерации отрицательного опорного напряжения на VREF с использованием внешний делитель напряжения, образованный R1 и R2.Это опорное напряжение устанавливается на значение, немного меньшее (по абсолютной величине) выходного напряжения. Это напряжение фильтруется RC-фильтром, состоящим из внутреннего резистора 100 кОм и внешнего конденсатора (C _CAP ) для низкого уровня шума 1 / f до 100 кГц. Каскад усиления образован инвертором в сочетании с понижающим преобразователем с коэффициентом усиления по напряжению 1 / 0,9.

В большинстве преобразователей делитель напряжения для установки выходного напряжения находится на выходной стороне между V _OUT и GND, что устанавливает определенный коэффициент усиления выходного каскада V _OUT / V _REF .Это увеличивает шум 1 / f на опорном напряжении. В TPS63710 усиление составляет 1 / 0,9, что позволяет поддерживать шум 1 / f почти на том же уровне, что и опорное напряжение на C _CAP .

TPS63710 принимает входные сигналы от 3,1 до 14 В с выходным напряжением от -1 В до -5,5 В. Поскольку в TPS63710 используется понижающая топология, входное напряжение по абсолютной величине должно быть больше выходного напряжения как минимум в 1 / 0,7 раза.

На рисунке 3 показана схема инвертирующего понижающего преобразователя, оптимизированного для типичного входного напряжения 5 В, генерирующего -1.Питание 8В до 1А. Керамические конденсаторы небольшого размера, используемые на входе, выводе CP и выходе, имеют небольшое последовательное электрическое сопротивление и, следовательно, обеспечивают минимальную пульсацию выходного напряжения.

TPS63710 обеспечивает наивысшую эффективность среди сопоставимых решений. Корпус QFN с термопрокладкой обеспечивает низкое тепловое сопротивление печатной плате. Это поддерживает низкую температуру перехода, даже когда устройство

Способно работать при высоких температурах окружающей среды, TPS63710 обеспечивает:

• Уровень шума 1 / f ~ 30 мВ _RMS
• Эффективность полной мощности более 86 %
• Пульсации выходного напряжения менее 10 мВ от пика до пика

Блок-схема принципа, лежащего в основе TPS63710

Три подхода к созданию отрицательного минимума

Аннотация: В этом примечании к применению подробно описаны три метода создания отрицательной низковольтной цепи с горячей заменой, поскольку ИС для выполнения этой функции обычно не доступны.Два метода работают вместе с источниками положительного напряжения, а третий метод подходит для использования только с отрицательным источником питания.

Версия этой заметки по применению была опубликована в журнале Power Electronics Technology , июль 2008 г.

Введение

В дополнение к обычному набору источников положительного напряжения, многие системы, которые необходимо подключать в горячем режиме к объединительной плате под напряжением, используют как минимум один источник питания -5 В или -5,2 В. Существует множество низковольтных положительных контроллеров с горячей заменой для использования в этих приложениях; однако низковольтные контроллеры с отрицательным напряжением встречаются редко или почти отсутствуют.Поскольку потребность в отрицательной низковольтной схеме с горячей заменой обычно возникает, когда также используется положительная низковольтная схема с горячей заменой, полезно создать цепь отрицательного напряжения с помощью положительного напряжения питания.

В этой заметке по применению представлены две схемы для реализации управления горячей заменой на двойных источниках питания + 5В / -5,2В. В одном используется двухчиповая конструкция с использованием отдельных контроллеров для каждого канала, а в другом – одна микросхема контроллера для обоих каналов. Также представлена ​​третья однокристальная конструкция для выполнения горячей замены одного -5.Питание 2 В. Все три схемы обеспечивают функции сменной горячей замены с задержкой запуска и контролируемым пусковым током, но только одна схема включает функцию обнаружения перегрузки и автоматического выключателя.

Двухчиповое решение, показанное на рис. 1 , обеспечивает независимое срабатывание выключателя как на каналах отрицательного, так и положительного напряжения. Две однокристальные схемы, показанные на рис. 2, и 3, , обеспечивают управление пусковым пусковым током, но ни одна из них не обеспечивает функции ограничения тока или автоматического выключателя для канала отрицательного напряжения.

Двухчиповое решение

Схема на рис. 1 обеспечивает полное управление горячей заменой, включая функции ограничения тока и автоматического выключателя как для канала +5 В, так и для канала -5,2 В. В схеме используется положительный низковольтный контроллер MAX4272 для канала +5 В. Отсутствуют отрицательные низковольтные контроллеры с горячей заменой, поэтому в схеме используется отрицательный высоковольтный контроллер MAX5900 для канала -5,2 В. При нормальном заземлении MAX5900 относительно источника питания + 5В, результирующее напряжение +10.Дифференциальное питание 2 В позволяет MAX5900 работать в рабочем диапазоне от -9 В до -100 В. MAX5900 был выбран специально из-за низкого минимального рабочего напряжения питания -9 В. MAX4272 – лишь один из многих положительных низковольтных контроллеров, которые можно было бы использовать, но он был выбран из-за его полного набора функций в 8-выводном корпусе.

Каждый канал настроен на отключение из-за перегрузки примерно на 1 А с автоматическим перезапуском после состояния отказа. MAX5900 использует M2 MOSFET R _{DS (ON)} в качестве резистора для измерения тока, а точка срабатывания V _SENSE составляет 200 мВ.Таким образом, выбор M2 для R _{DS (ON)} = 0,2 Ом позволяет приблизить точку срабатывания при перегрузке 1 А. Пожалуйста, обратитесь к отдельным таблицам данных для информации о задержке и времени.

Рис. 1. Двухчиповый подход к обеспечению управления горячей заменой положительных и отрицательных низковольтных источников питания обеспечивает обнаружение перегрузки на обоих каналах.

Однокристальное решение

Схема на рис. 2 обеспечивает ограниченное по току управление запуском с возможностью горячей замены на обоих каналах, но включает в себя функции ограничения тока и автоматического выключателя только для канала + 5В.В этом однокристальном решении используется один двухканальный контроллер MAX5904 для управления каналами + 5 В и -5,2 В. MAX5904 обычно управляет двумя каналами положительного напряжения; однако можно управлять одним каналом положительного и одним отрицательным напряжением с помощью схемы, как показано. MAX5904 был выбран из-за его двухканальных возможностей и из-за небольшого количества необходимых внешних компонентов.

В следующей конфигурации MAX5904 обрабатывает канал + 5 В как цепь + 10,2 В с полной функцией автоматического выключателя и обрабатывает канал -5.Канал 2 В, как если бы это была цепь + 5,2 В.

• Подключите контакт GND MAX5904 к -5,2 В
• Подключите контакты IN1 и SENSE1 к земле.
• Подключите контакт IN2 к + 5В.

Когда MAX5904 находится в выключенном состоянии, оба логических элемента опускаются до -5,2 В. В режиме работы напряжение на приводе GATE2 на 5,4 В выше V _IN2 , а на приводе GATE1 на 5,4 В выше V _IN1 . Таким образом, нормальная функция включения с ограничением пускового тока обеспечивается как для каналов +5 В, так и для каналов -5,2 В.При таком использовании выключатель для канала отрицательного напряжения недоступен; поэтому предусмотрен предохранитель для защиты отрицательной цепи питания.

Ошибка на отрицательном канале не будет распознаваться MAX5904, но ошибка на канале + 5V отключит оба канала. Оба канала перезапустятся по истечении времени задержки автоповтора. Вывод ON может быть выведен для логического управления функцией включения / выключения, но требуется простой переключатель уровня, потому что MAX5904 ссылается на -5.2V вместо GND.

Рис. 2. Однокристальное решение обеспечивает возможность включения с ограничением пускового тока для положительных и отрицательных источников питания, но без функции автоматического выключателя на канале -5,2 В.

Одноканальное решение

Одноканальная схема с горячей заменой -5,2 В на рис. 3 обеспечивает полное управление запуском с помощью положительного низковольтного контроллера с горячей заменой MAX4272. Вывод GND MAX4272 подключен к источнику питания -5,2 В, а выводы IN и SENSE подключены к заземлению цепи.В этом случае MAX4272 работает так, как если бы он был в цепи + 5,2 В, за исключением того, что в цепи нет резистора считывания, поэтому срабатывание автоматического выключателя при перегрузке не обеспечивается. MAX4272 – лишь один из нескольких подходящих контроллеров, которые, возможно, были выбраны, но он был выбран потому, что требуется относительно небольшое количество внешних компонентов.

Рис. 3. Однокристальная конструкция обеспечивает управление с возможностью горячей замены без функции автоматического выключателя на одном отрицательном источнике питания, а также позволяет регулировать напряжение включения.

Вывод ON MAX4272 может быть подключен непосредственно к заземлению цепи, и схема запустится через 150 мс после того, как напряжение -5,2 В достигнет -2,4 В. В качестве альтернативы в схему можно включить резисторы R1 и R2, чтобы установить напряжение включения ближе к + 5В. Отрегулируйте соотношение делителя напряжения R1 / (R1 + R2) так, чтобы на выводе ON поднималось на 0,6 В выше отрицательного напряжения питания при желаемом напряжении включения питания.

При запуске нет внутреннего ограничения тока, поэтому включен CG для замедления скорости нарастания напряжения затвора при включении.