双電(diàn)源的布局：功能(néng)特性

2020-04-25

電(diàn)源对所有(yǒu)電(diàn)子设备功能(néng)的重要性保持不变。没有(yǒu)電(diàn)源，電(diàn)子设备无论复杂性如何都将停止工作。但是，電(diàn)源并不是所有(yǒu)的方案。一些電(diàn)子设备需要更特定类型的電(diàn)源以实现适当的功能(néng)。符合此独特标准的一种此类電(diàn)源是双電(diàn)源。

双電(diàn)源特性

双電(diàn)源的名称可(kě)能(néng)会引起误解。尽管它确实提供了两个单独的電(diàn)压，一个正電(diàn)压和一个负電(diàn)压，但電(diàn)源本身仍然是单个電(diàn)源。例如，此处的區(qū)别是您可(kě)以从单个電(diàn)源同时获得+12伏和-12伏的電(diàn)压。

这种独特的電(diàn)源配置可(kě)能(néng)是有(yǒu)利的，并使某些设备功能(néng)成為(wèi)可(kě)能(néng)。在筆(bǐ)记本電(diàn)脑和電(diàn)视等设备中，对双電(diàn)源的需求是最主要的。

许多(duō)電(diàn)子模拟電(diàn)路需要双電(diàn)源才能(néng)正常工作，运算放大器電(diàn)路尤其如此。负電(diàn)压電(diàn)源也是各种数字系统（例如模数转换器和比较器）的要求。然而，对于这些设备，当前的需求将是最小(xiǎo)的，并且产生如此小(xiǎo)的负電(diàn)源作為(wèi)独立设备既不具有(yǒu)成本效益，也不具有(yǒu)效率。这主要是由于需要大量的集成電(diàn)路和分(fēn)立组件来实现所需的功率水平。

双電(diàn)源和运算放大器

运算放大器需要双電(diàn)源轨才能(néng)正常工作。它们产生输出電(diàn)压的典型输入信号范围可(kě)以是负值或正值，因此需要移位。 

来自运算放大器的标准信号是相对于地面的，通常在两个電(diàn)源轨之间。因此，正電(diàn)源和负電(diàn)源通常相对于地面对称，但并非每次都对称。如果没有(yǒu)双電(diàn)源，则运算放大器的输出信号将钳位在地電(diàn)位。

观察上述运算放大器的连接图时，很(hěn)明显没有(yǒu)接地引脚或端子。

运算放大器仅需要正電(diàn)源線(xiàn)和负電(diàn)源線(xiàn)之间的電(diàn)压即可(kě)工作。可(kě)以用(yòng)等于总和的单个電(diàn)源满足其電(diàn)压需求。但是，由于这些電(diàn)路通常需要接地参考，因此我们将运算放大器描述為(wèi)具有(yǒu)双電(diàn)源。

双電(diàn)源的布局

由于当今许多(duō)设备需要较低的電(diàn)压，因此我们将研究将单電(diàn)压转换為(wèi)+5伏和-5伏DC双電(diàn)源的过程。有(yǒu)多(duō)种可(kě)用(yòng)的方法使您能(néng)够拆分(fēn)单个電(diàn)压，但是它们不能(néng)提供恒定的虚拟地電(diàn)位。

例如，我们可(kě)以使用(yòng)一对電(diàn)池来实现我们的目标。但是，不管我们的電(diàn)路设计的有(yǒu)效性如何，一个電(diàn)池不可(kě)避免地会比另一个電(diàn)池更快地耗尽。当然，这会导致我们的双极性電(diàn)压出现问题。

当提到运算放大器时，虚拟接地表示在特定节点上的電(diàn)压几乎等于接地電(diàn)压或0伏。但是，没有(yǒu)物(wù)理(lǐ)连接到地面。所描述的概念在运算放大器電(diàn)路的分(fēn)析中很(hěn)有(yǒu)用(yòng)，并且简化了许多(duō)必要的计算。

同样，我们也可(kě)以使用(yòng)電(diàn)阻分(fēn)压器。但是，在那种情况下，一部分(fēn)功率将以热量的形式耗散，并且双電(diàn)源電(diàn)压将遭受稳定性问题的困扰。当然，除非我们将CMOS开关電(diàn)容器電(diàn)压转换器（例如ICL7660）集成到我们的设计中。这些单片CMOS开关電(diàn)容器電(diàn)压转换器能(néng)够将正输入電(diàn)压加倍，反相，分(fēn)压甚至倍增。

对于我们的布局，我们将利用(yòng)ICL7660和ICL7660A来创建我们的双電(diàn)源。同样，就规格而言，这些单片CMOS電(diàn)压转换器可(kě)转换范围為(wèi)+1.5伏至+10伏的输入電(diàn)压，输出電(diàn)压范围為(wèi)-1.5伏至-10伏。此外，ICL7660和ICL7660A已经包含完成一个负電(diàn)压转换器的所有(yǒu)必要電(diàn)路，除了两个必需的外部電(diàn)容器。

上面的電(diàn)路图表示使用(yòng)ICL760的完整±5伏双電(diàn)源。同样，通过这种设计，无论是壁式充電(diàn)器还是计算机的USB端口，您都可(kě)以从任何USB端口获得必要的+5伏输入電(diàn)压。

其他(tā)ICL7660应用(yòng)注意事项

 

您应将C2電(diàn)容器放在IC2附近，以防止器件闩锁。另外，对于ICL7660A，请勿施加超过12伏的電(diàn)压；对于ICL7660，请勿施加超过10伏的電(diàn)压。

当使用(yòng)超过3.5伏的電(diàn)源電(diàn)压时，避免将LV端子接地。

使用(yòng)极化電(diàn)容器时，应将C2的[+]端子接地，并且还应将C1的[+]端子连接到ICL7660和ICL7660A的引脚2。

作為(wèi)建议，应使用(yòng)低值ESR（等效串联電(diàn)阻）電(diàn)容器代替C1和C2，以获得性能(néng)。“上图”

如果USB和電(diàn)路之间的線(xiàn)長(cháng)较長(cháng)，则应在输入電(diàn)源两端连接一个缓冲電(diàn)容器。

此電(diàn)路设计的输出電(diàn)路限制為(wèi)40毫安。如果对双電(diàn)源的要求更高，则可(kě)以使用(yòng)IC MAX660代替U1。

双電(diàn)源是有(yǒu)利的電(diàn)路，在某些情况下是很(hěn)好要求。尽管从整體(tǐ)上看它可(kě)以是一个简单的電(diàn)路，但它并没有(yǒu)削弱其在运算放大器等设备功能(néng)中的重要性。双電(diàn)源是当今许多(duō)電(diàn)子设备中必不可(kě)少的组件。