保持運(yùn)算放大器輸出在零伏或零伏以下“活動(dòng)”、生成對(duì)稱輸出信號(hào)以及處理雙極性模擬輸入，都是需要幾毫安負(fù)電壓軌的設(shè)計(jì)情況的示例。圖 1顯示了基于古老的 x4053 系列三重 CMOS SPDT 開關(guān)的簡單逆變器設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)可高效、準(zhǔn)確地反轉(zhuǎn)正電壓軌并實(shí)現(xiàn)降壓。
這是它的工作原理。
U1a和U1b與C2結(jié)合形成反相電容器電荷泵，將電荷傳輸?shù)綖V波電容器C3。電荷轉(zhuǎn)移發(fā)生在一個(gè)周期中，該周期以 C2 通過 U1a 充電到 V+ 開始，然后通過 U1b 將 C2 部分放電到 C3 來完成。在 U1c 施密特觸發(fā)器型振蕩器的控制下，泵浦頻率約為 100 kHz，因此每 10s 就會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。注意 U1c 周圍通過 R3 的正反饋和通過 R1、R2 和 C1 的反向反饋。
生成的（近似）振蕩器波形（Vc1 和 U1c Vpin9）如圖 2所示。
圖 2由 U1c 施密特觸發(fā)振蕩器生成的 100kHz 定時(shí)信號(hào)。
xx4053 系列有保證的先斷后合開關(guān)可限度地提高效率，同時(shí)限度地降低噪聲。當(dāng) V+ = 5 V 時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通電阻隨著 Vout 的降低而固有增加，從而將短路輸出故障電流降低至約 20 mA。加電時(shí)啟動(dòng)需要大約 5 毫秒。
圖 3 +Vin = 5 V 時(shí) Vout 和功率轉(zhuǎn)換效率與輸出電流的關(guān)系。
空載功耗小于 500 W，大致平均分配在 U1 和振蕩器 RC 網(wǎng)絡(luò)之間。當(dāng) Vout 輕載時(shí)，它將地接近 -1.0 x V+。在負(fù)載下，它會(huì)以~160 mV/mA的速度下降。
如果需要在更高的 V+ 輸入（高達(dá) 10 V）下運(yùn)行，則可以采用金屬柵極 CD4053B。當(dāng)然，電容器的額定電壓需要相應(yīng)更高。 |
