电源对所有电子设备功能的重要性保持不变。没有电源,电子设备无论复杂性如何都将停止工作。但是,电源并不是所有的方案。一些电子设备需要更特定类型的电源以实现适当的功能。符合此独特标准的一种此类电源是双电源。
双电源特性
双电源的名称可能会引起误解。尽管它确实提供了两个单独的电压,一个正电压和一个负电压,但电源本身仍然是单个电源。例如,此处的区别是您可以从单个电源同时获得+12伏和-12伏的电压。
这种独特的电源配置可能是有利的,并使某些设备功能成为可能。在笔记本电脑和电视等设备中,对双电源的需求是最主要的。
许多电子模拟电路需要双电源才能正常工作,运算放大器电路尤其如此。负电压电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的,并且产生如此小的负电源作为独立设备既不具有成本效益,也不具有效率。这主要是由于需要大量的集成电路和分立组件来实现所需的功率水平。
双电源和运算放大器
运算放大器需要双电源轨才能正常工作。它们产生输出电压的典型输入信号范围可以是负值或正值,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,通常在两个电源轨之间。因此,正电源和负电源通常相对于地面对称,但并非每次都对称。如果没有双电源,则运算放大器的输出信号将钳位在地电位。
观察上述运算放大器的连接图时,很明显没有接地引脚或端子。
运算放大器仅需要正电源线和负电源线之间的电压即可工作。可以用等于总和的单个电源满足其电压需求。但是,由于这些电路通常需要接地参考,因此我们将运算放大器描述为具有双电源。
双电源的布局
由于当今许多设备需要较低的电压,因此我们将研究将单电压转换为+5伏和-5伏DC双电源的过程。有多种可用的方法使您能够拆分单个电压,但是它们不能提供恒定的虚拟地电位。
例如,我们可以使用一对电池来实现我们的目标。但是,不管我们的电路设计的有效性如何,一个电池不可避免地会比另一个电池更快地耗尽。当然,这会导致我们的双极性电压出现问题。
当提到运算放大器时,虚拟接地表示在特定节点上的电压几乎等于接地电压或0伏。但是,没有物理连接到地面。所描述的概念在运算放大器电路的分析中很有用,并且简化了许多必要的计算。
同样,我们也可以使用电阻分压器。但是,在那种情况下,一部分功率将以热量的形式耗散,并且双电源电压将遭受稳定性问题的困扰。当然,除非我们将CMOS开关电容器电压转换器(例如ICL7660)集成到我们的设计中。这些单片CMOS开关电容器电压转换器能够将正输入电压加倍,反相,分压甚至倍增。
对于我们的布局,我们将利用ICL7660和ICL7660A来创建我们的双电源。同样,就规格而言,这些单片CMOS电压转换器可转换范围为+1.5伏至+10伏的输入电压,输出电压范围为-1.5伏至-10伏。此外,ICL7660和ICL7660A已经包含完成一个负电压转换器的所有必要电路,除了两个必需的外部电容器。
上面的电路图表示使用ICL760的完整±5伏双电源。同样,通过这种设计,无论是壁式充电器还是计算机的USB端口,您都可以从任何USB端口获得必要的+5伏输入电压。
其他ICL7660应用注意事项
您应将C2电容器放在IC2附近,以防止器件闩锁。另外,对于ICL7660A,请勿施加超过12伏的电压;对于ICL7660,请勿施加超过10伏的电压。
当使用超过3.5伏的电源电压时,避免将LV端子接地。
使用极化电容器时,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。
作为建议,应使用低值ESR(等效串联电阻)电容器代替C1和C2,以获得性能。“上图”
如果USB和电路之间的线长较长,则应在输入电源两端连接一个缓冲电容器。
此电路设计的输出电路限制为40毫安。如果对双电源的要求更高,则可以使用IC MAX660代替U1。
双电源是有利的电路,在某些情况下是很好要求。尽管从整体上看它可以是一个简单的电路,但它并没有削弱其在运算放大器等设备功能中的重要性。双电源是当今许多电子设备中必不可少的组件。
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