負電壓的產生電路圖原理

 

在電子電路中我們常常需要使用負的電壓，比如說我們在使用運放的時候常常需要給他建立一個負的電壓。下麵就簡單的以正5V電壓到負電壓5V為例說一下他的電路。

 

通常我需要使用負電壓時一般會選擇使用專用的負壓產生芯片，但這些芯片都比較貴比如ICL7600，LT1054等等。哦差點忘了MC34063了這個芯片使用的最多了，關於34063的負壓產生電路我這裏不說了在datasheet中有的。下麵請看我們在單片機電子電路中常用的兩種負壓產生電路。

 

 

現在的單片機有很多都帶有了PWM輸出，我們在使用單片機的時候PWM很多時候是沒有用到的用他輔助產生負壓是不錯的選擇。

 

上麵的電路是一個最簡單的負壓產生電路了。他使用的原件是最少的了我們隻需要給他提供1kHZ左右的方波就可以了
，相當的簡單。這裏需要注意這個電路的代負載能力是很弱的，同時在加上負載後電壓的降落也比較大。

 

由於上麵的原因產生了下麵的這個電路：

 

 

負電壓產生電路分析

 

電壓的定義：電壓（voltage）

，也(ye)稱(cheng)作(zuo)電(dian)勢(shi)差(cha)或(huo)電(dian)位(wei)差(cha)，是(shi)衡(heng)量(liang)單(dan)位(wei)電(dian)荷(he)在(zai)靜(jing)電(dian)場(chang)中(zhong)由(you)於(yu)電(dian)勢(shi)不(bu)同(tong)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)能(neng)量(liang)差(cha)的(de)物(wu)理(li)量(liang)。其(qi)大(da)小(xiao)等(deng)於(yu)單(dan)位(wei)正(zheng)電(dian)荷(he)因(yin)受(shou)電(dian)場(chang)力(li)作(zuo)用(yong)從(cong)A點移動到B點所做的功

，電壓的方向規定為從高電位指向低電位的方向。

 

說白了就是：某個點的電壓就是相對於一個參考點的電勢之間的差值。V某=E某-E參。一般我們把供電電源負極當作參考點。電源電壓就是Vcc=E電源正-E電源負。

 

想xiang產chan生sheng負fu電dian壓ya，就jiu讓rang他ta相xiang對dui於yu電dian源yuan負fu極ji的de電dian勢shi更geng低di即ji可ke。要yao想xiang更geng低di，必bi須xu有you另ling一yi個ge電dian源yuan的de介jie入ru
，根gen本ben原yuan理li都dou是shi利li用yong兩liang個ge電dian源yuan的de串chuan聯lian。電dian源yuan2正極串聯在參考電源1的負極後。電源2負極就是負電壓了。

 

 

一個負電壓產生電路：利用電容充電等效出一個新電源，電容串聯在GND後，等效為電源2。則產生負電壓。

 

 

1
、電容充電：當PWM為低電平時

，Q2打開，Q1關閉
，VCC通過Q2給C1充電
，充電回路是VCC-Q2-C1-D2-GND。C1上左正右負。

 

 

2、電容C1充滿電

 

 

3、電容C1作為電源
，C1高電勢極串聯在參考點。C1放電，從C2續流，產生負電壓。

 

當PWM為低電平時，Q2關閉
，Q1打開，C1開始放電
，放電回路是C1-C2-D1，這實際上也是對C2進行充電的過程。C2充好電後，下正上負
，如果VCC的電勢為5點幾伏，就可以輸出-5V的電壓了。

 

 

產生負電壓（-5V）的方案

 

 

7660和MAX232輸出能力有限，做示波器帶高速運放很吃力
，所以魏坤也得用4片並聯的方式擴流。

 

第一版是7660兩片並聯的。

 

用普通的DC/DC芯片都可以產生負電壓，且電壓精確度同正電壓一樣，驅動能力也很強，可以達到300mA以上。

 

一般的開關電源芯片都能產生負電壓
，實在不行用用開關電源輸出的PWM去推電荷泵
，也可以產生較大的電流，成本也很低，不知紋波要求多少

，電荷泵用LC濾波之後紋波相當小的。7660是電荷泵所以電流很小。

 

整個示波器的設計數字電源的+5V和模擬電源的+５V是分開供電的，但是數字地和模擬地應該怎麼處理呢
？

 

數字地和模擬地是一定要連在一起的，不然電路沒法工作。

 

數字部分的地返回電流不能流過模擬部分地，兩個地應該在穩定的地參考點連在一起。

 

負電壓的意義

 

1、人為規定。例如電話係統裏是用-48V來供電的，這樣可以避免電話線被電化學腐蝕。當然了
，反著接電話也是可以工作的，無非是電壓參考點變動而已。

 

2、通訊接口需要。例如RS232接口，就必須用到負電壓。-3V～-15V表示1，+3～+15V表示0。這個是當初設計通訊接口時的協議，隻能遵守咯。PS:MAX232之類的接口芯片自帶電荷泵，可以自己產生負電壓。

 

3
、為（非軌到軌）運放提供電源軌。老式的運放是沒有軌到軌輸入/輸出能力的，例如OP07，輸入電壓範圍總是比電源電壓範圍分別小1V，輸出分別小2V。這樣如果VEE用0V，那麼輸入端電壓必須超過1V
，輸出電壓不會低於2V。這樣的話可能會不滿足某些電路的設計要求。為了能在接近0V的輸入/輸出條件下工作，就需要給運放提供負電壓，例如-5V，這樣才能使運放在0V附近正常工作。不過隨著軌到軌運放的普及

，這種情況也越來越少見了。

 

4
、這(zhe)個(ge)比(bi)較(jiao)有(you)中(zhong)國(guo)特(te)色(se)

，自(zi)毀(hui)電(dian)路(lu)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)芯(xin)片(pian)內(nei)部(bu)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)對(dui)於(yu)負(fu)電(dian)壓(ya)是(shi)不(bu)設(she)防(fang)的(de)，所(suo)以(yi)隻(zhi)要(yao)有(you)電(dian)流(liu)稍(shao)大(da)
，電(dian)壓(ya)不(bu)用(yong)很(hen)高(gao)的(de)負(fu)電(dian)壓(ya)加(jia)到(dao)芯(xin)片(pian)上(shang)，就(jiu)能(neng)成(cheng)功(gong)摧(cui)毀(hui)芯(xin)片(pian)。