Erzeugung einer negativen Spannung

Im Allgemeinen gibt es viele Möglichkeiten für die DC-DC-Wandlung: SMPS, Ladungspumpe, Linearregler, Zennerdioden, sogar Widerstandsteiler. Aber sagen wir, ich möchte 2 Spannungsschienen erstellen, +Vcc und -Vcc.

Ich kann einen expliziten negativen Spannungswandler wie eine invertierende Ladungspumpe oder einen invertierenden Buck-Boost-Topologiewandler verwenden oder sogar ein Doppelnetzteil bauen, das zwei um die Erde zentrierte Schienen erzeugt.

Kann ich dasselbe erreichen, indem ich nur 2 DC-DC-Wandler habe, den mittleren Knoten GND nenne und die Niederspannung -Vcc und die Hochspannung +Vcc nenne? Gibt es Nachteile dieser Methode, anstatt eine bereits hergestellte GND zu verwenden und eine Schiene in Bezug darauf herunterzuziehen, abgesehen von potenziellen Erdschlussrisiken?

Antworten (3)

  1. Mindestens einer der Wandler muss galvanisch getrennt sein (Eingang zu Ausgang). Zwischen Eingang und Ausgang kann es keine gemeinsame Verbindung geben. Die Verwendung von zwei isolierten Wandlern kann Ihnen helfen, mit Rauschen und Masseschleifen in einem analogen Design umzugehen.

  2. Es gibt ein potenzielles Problem, da die meisten Einzelausgangswandler keine Last erwarten, die über ihre negative oder positive Schiene hinausgeht. Sie können Probleme vermeiden, indem Sie eine in Sperrrichtung vorgespannte Schottky-Diode über jeden Ausgang legen.

  3. Es gibt einen Vorteil gegenüber der Verwendung eines invertierenden Abwärtswandlers für die negative Schiene, da der Anlaufstoß eines invertierenden Abwärtswandlers sehr hoch sein kann, genug, um möglicherweise die Eingangsquelle herunterzuziehen und ein ordnungsgemäßes Starten zu verhindern.

Verletzt die Buck-Boost-Topologie in Bezug auf Aussage 1., insbesondere "Es kann keine gemeinsame Verbindung zwischen Eingang und Ausgang geben", dies nicht? Ich weiß, dass es sich von einem Buck oder Boost unterscheidet, weil während des Ladezyklus die Induktivität parallel zur Last und nicht zur Eingangsspannung liegt. Aber die Induktivität muss den Eingang nicht vom Ausgang isolieren, damit die negative Spannung erzeugt wird.
@MichaelE Ja, ich habe mich speziell auf DC-DC-Wandler bezogen, die normalerweise keine Buck-Boost-Topologie haben. Es kann da draußen etwas geben, das dies tut, aber sie sind normalerweise entweder isoliert oder haben die negative Schiene (oder "Masse") gemeinsam (möglicherweise an verschiedenen Pins, aber intern verbunden).

Im Allgemeinen gibt es viele Möglichkeiten für die DC-DC-Wandlung: SMPS, Ladungspumpe, Linearregler, Zennerdioden, sogar Widerstandsteiler. Aber sagen wir, ich möchte 2 Spannungsschienen erstellen, +Vcc und -Vcc.

Die meisten von uns würden Linearregler, Zenerdioden und Widerstandsteiler aus einer Liste von DC-DC-Wandlern ausschließen und sie Regler nennen, da sie überschüssige Spannung verbrennen, anstatt sie umzuwandeln.

Ich kann einen expliziten negativen Spannungswandler wie eine invertierende Ladungspumpe oder einen invertierenden Buck-Boost-Topologiewandler verwenden oder sogar ein Doppelnetzteil bauen, das zwei um die Erde zentrierte Schienen erzeugt.

Sie müssen keine Erde verwenden. Sie können jeden Punkt auf Ihrer Schaltung GROUND nennen und diesen als Referenz für alles andere verwenden. Ein batteriebetriebenes Handgerät zum Beispiel benötigt möglicherweise eine doppelte Versorgung, darf aber keine Erdverbindung haben.

Kann ich dasselbe erreichen, indem ich nur 2 DC-DC-Wandler habe, den mittleren Knoten GND nenne und die Niederspannung -Vcc und die Hochspannung +Vcc nenne?

Ja. Möglicherweise können Sie einen davon vermeiden, wenn Ihre Batteriespannung oder primäre Stromversorgung beispielsweise der positiven Schiene entspricht. Dann brauchen Sie nur einen DC-DC-Wandler, um die negative Schiene zu erzeugen.

Gibt es Nachteile dieser Methode, anstatt eine bereits hergestellte GND zu verwenden und eine Schiene in Bezug darauf herunterzuziehen, abgesehen von potenziellen Erdschlussrisiken?

Nein, wenn die Ausgänge voneinander isoliert sind, können Sie einen beliebigen Punkt auf dem einen mit einem Punkt auf dem anderen verbinden. Das ist gängige Praxis und gute Technik.

Richtig, ich habe den Konverter eher verwendet, um zu sagen, dass diese Methoden einen Spannungsausgang erzeugen würden, der sich von ihrem Eingang unterscheidet. Vielen Dank für die ausführliche Antwort!

Wenn Sie einen isolierten DC-DC-Wandler verwenden, können Sie einfach seinen positiven Ausgangsanschluss mit Masse verbinden und den negativen Ausgangsanschluss „-xV“ nennen.

Dies funktioniert NICHT mit einem nicht isolierten DC-DC-Wandler !!

Mit isoliert meinen Sie, dass die Schiene, die Sie invertieren, über einen Transformator aus dem Netz erzeugt wurde?
Nein – bei manchen DC/DC-Wandlern sind die Ausgangsklemmen von den Eingangsklemmen galvanisch getrennt – dieser Typ kann verwendet werden, um eine negative Versorgung aus einer positiven Versorgung zu machen. Wenn in der Wandlerbeschreibung nicht ausdrücklich "isoliert" steht, wird die Eingangsmasse direkt mit der Ausgangsmasse verbunden, sodass dieser Typ nicht verwendet werden kann, um eine negative Versorgung aus einem positiven Eingang zu machen.