Linear Regulators with negative Voltages 负电压线性稳压器

什么是负电压?说到电压,一切都是相对的。不同的电导体之间有不同的电位。这意味着一个电压可以高于另一个电压。这种情况下一般不会使用“负电压”的描述。我们所说的负电压是指一个电压低于系统的地电位。图 1 是一个 3.3V 电源电压和 0V 系统地电位的示例。在这个系统中,需要测量和记录传感器的信号。这些信号可能在 +2.5V 和 –2.5V 之间。

为了检测这些信号,我们采用 +3.3V 的正电源电压和 –3.3V 的负电源电压的运算放大器。且系统中已经提供 +3.3V 正电压。对于所需的 –3.3V 负电压,可以利用系统的 –5V 来产生。该电压轨可能来自基于变压器的电源,通常该电压是没有经过精确调节的。为了精准生成 –3.3V,我们需要使用线性稳压器。

市场上有众多适用于正电压的线性稳压器可供选择。在需要转换负电压的应用中,是否可以使用这种正线性稳压器?

图1显示了用于这种应用中的正线性稳压器。图中的可调电阻代表线性稳压器的调整元件。对于这种线性稳压器 IC 来说,VIN、VOUT 和 GND 连接器之间的电压关系是完全相同的,就像在正电压应用中一样。然而,在这种环境中使用正线性稳压器有几个缺点。该电路将使用电阻分压器来调节基于 –5V 电压轨的输出电压,而不是基于 0V 电压轨、系统地。这会导致 –5V 电压轨上的干扰和噪声直接耦合到产生的 –3.3V 轨上。此外,稳压精度也相当差。当 –5V 电源电压精度只有 ±10% 时,这个不精确度也会耦合到 –3.3V 产生的输出电压上。

在这种情况下使用正线性稳压器的第二个缺点是线性稳压器设备的 I/O 引脚(例如使能引脚)将以 –5V 为参考。如果需要监控不同电压的上电序列,则可能需要电平转换。 

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图 1 .产生负电压的正线性稳压器。

图 2 所示的是相同系统,但是使用了专为降压负电压设计的线性稳压器。

这些 IC 被称为负线性稳压器。ADI 公司的新型 ADP7183 负线性稳压器专为最低噪声、最高电源抑制比 (PSRR) 而设计。这使得该器件非常适合对电源噪声敏感节点的滤波应用。

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图 2 .产生负电压的负线性稳压器。

如果使用如图 2 所示的负线性稳压器,则产生的 –3.3V 是相对于 0V 地电压进行稳压。这将产生非常低的噪声和精确的输出电压。此外,I/O 引脚以 0V 的系统地为参考,可以省去电平转换。

这样一来,特殊的负线性稳压器在转换负电压或滤波负电压时就显得尤为重要。市场上的负线性稳压器通常供应有限。ADP7183(300 mA)和ADP7185(500 mA) 等新产品为设计人员提供了更多可用的产品系列。

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