电子工业的应用如何产生负电压？

从基于传感器的设计到功率放大器，电子工业的许多应用都周期性地面临着产生负电压轨的要求。虽然已使用的许多基于变压器的设计、充电泵等方法都能满足这一特定要求，但降压-升压式(buck-boost) 逆变拓扑结构设计简单，同时节省了功率和占板空间。

在许多应用中，电力预算已然紧张，PCB面积常常受到限制，因为客户在要求缩小方案大小的同时，需要在许多新产品中加入用电量高的功能。使用Buck-Boost逆变拓扑的电源器件可提供一个方案，因此对于系统设计人员非常有价值。

降压稳压器可被重新配置为使用buck-boost逆变拓扑从正输入电压产生负输出电压。与降压稳压器不同的是，buck-boost逆变在“关断”时间内通过输出二极管传输能量到输出端。因此，用户必须记住，平均输出电流总是小于平均电感电流。设计人员还必须注意，器件基准电压不再是接地而是为负输出电压，这使得器件的有效输入电压为VIN+ |VOut|。

电信厂商倾向于采用两级设计以产生负电压轨用于氮化镓(GaN)功率放大器(PA)驱动器。第一级将输入电压(通常为48-65V)降至12V，然后是产生-6.5V的第二级。通过使用如安森美半导体的NCP4060A这样的器件，设计人员可将其合并成一级，将高输入电压转化为负输出电压，同时保持高能效，并提供方案用于空间受限的应用。

我们知道对于非隔离式开关电源拓扑结构主要有六种，这六种分别是：降压变换器(BUCK)、升压变换器(BOOST)、升降压变换器(BUCK-BOOST)、Zeta变换器、Cuk变换器以及Sepic变换器。其中：BUCK变换器和BOOST变换器是最基本的拓扑结构，其他四种都是从这两种衍生出来的，如果要实现负电源输出，对于Buck---Boost变换器可以实现，它是一种降压或升压电路，输出电压比输出电压比输入电压大或者小、但是极性相反的电路拓扑结构。最近群友讨论如何用buck改buck-boost拓扑输出负压，于是我也做了一块小板，并也验证成功了，可以正常 输出3.3V和-3.3V 。只需要VCC和GND两根线供电就可以了， 原理图如下，供各位同好参考 ：

正压3.3V输出部分如下：

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负压-3.3V输出部分和正压基本相同，只需要稍作改动，如下所示：

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总体来说还是很顺利的，周五嘉立创，昨天周二就拿到了验证板，加上手头有的一些物料，之前剩余的MP2225和一些阻容电感，很快就焊好了，也是很顺利，焊完上电也没有冒烟。

然后注意就是，如果Buck改buck-boost拓扑输出负压的话， 输入电容要接到GND，尽量不要接到负压输出。这个之前的推文里有所提及。

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然后还有一点就是 电压输入范围会相应发生变化 ，例如MP2225的最大输入电压为18V，但是改为buck-boost拓扑后最大输入电压只能为18-3.3=14.7V。这一点要额外注意。下图是之前文档里截取的。

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然后， 不推荐用这种buck-boost拓扑输出负压来给运算放大器供电负压，因为这种开关电源的纹波一般是比较大的，而且纹波的频率相对也是比较高的，有的运算放大器的PSRR比较弱的话，可能会对运算放大器的输出端造成影响。

最后，个人并不是很推荐这种Buck改buck-boost拓扑，因为这样改了之后感觉很多参数会不太清楚，就像最大输出电流是多少呢?欠压保护点是多少呢?感觉是会发生一些改变，就像TI文档里写的一样，Buck改Buck-boost后的最大输出电流会减少，输出能力不会和Buck一样。

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建议还是使用 专门的Buck-boost拓扑的芯片 ，这些输出电流等参数更加明朗一些。如 TPS63710 、 LMR70503 等，或者也可以用电荷泵芯片，像之前提到的圣邦微的SGM320等也可以输出负压。