【導讀】穩定的電源電壓是電路設計的核心。電源轉換器作為實現這一目標的核心器件，其拓撲結構的選擇往往與具體電壓需求緊密相關——降jiang壓ya與yu升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi已yi在zai各ge領ling域yu形xing成cheng成cheng熟shu應ying用yong，成cheng為wei電dian路lu設she計ji中zhong的de基ji礎chu配pei置zhi。然ran而er
，當dang應ying用yong場chang景jing延yan伸shen至zhi需xu要yao正zheng負fu電dian壓ya切qie換huan的de領ling域yu

，如ru傳chuan感gan器qi信xin號hao處chu理li、MOSFET柵極控製及電信係統供電時
，傳統拓撲便難以滿足需求。本文梳理了從正電壓生成負電壓、從負電壓生成正電壓的實現方案，為從事電路設計與電源開發的技術人員提供了技術參考。

電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)器(qi)常(chang)用(yong)於(yu)從(cong)現(xian)有(you)電(dian)壓(ya)軌(gui)為(wei)電(dian)路(lu)生(sheng)成(cheng)穩(wen)定(ding)的(de)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)。在(zai)大(da)多(duo)數(shu)應(ying)用(yong)中(zhong)
，電(dian)壓(ya)通(tong)過(guo)降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)降(jiang)低(di)。但(dan)有(you)時(shi)候(hou)，電(dian)壓(ya)需(xu)要(yao)升(sheng)高(gao)
，而(er)這(zhe)通(tong)常(chang)利(li)用(yong)升(sheng)壓(ya)型(xing)轉(zhuan)換(huan)器(qi)實(shi)現(xian)。降(jiang)壓(ya)和(he)升(sheng)壓(ya)這(zhe)兩(liang)種(zhong)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)應(ying)用(yong)於(yu)許(xu)多(duo)領(ling)域(yu)。

然ran而er
，有you時shi電dian壓ya需xu要yao反fan相xiang。在zai大da多duo數shu情qing況kuang下xia，需xu要yao將jiang正zheng電dian源yuan電dian壓ya轉zhuan換huan為wei負fu電dian壓ya。這zhe是shi為wei了le給gei信xin號hao路lu徑jing中zhong的de傳chuan感gan器qi供gong電dian
，使shi其qi能neng夠gou處chu理li具ju有you正zheng負fu電dian壓ya偏pian轉zhuan的de信xin號hao。例li如ru，+5V和-5V用作運算放大器的電源，以處理信號電壓。某些應用需要負電壓來安全關斷MOSFET的柵極。要從現有正電壓產生負電壓
，圖1所示的反相拓撲是合適的方案。其中，正電壓被轉換為負電壓。這種電路結構簡單
，不需要變壓器，可以利用標準降壓型開關穩壓器IC構建。降壓型穩壓器的輸出電壓連接至係統接地端，GND引腳電壓產生負電壓，該負電壓可通過電阻分壓器Rfb1和Rfb2進行調節。

圖1.從正電壓產生負電壓的開關電源轉換器

除了這種應用之外，有時還需要將負電壓轉換為正電壓。一種常見應用是在電信領域，其中必須將-48 V轉換為+48 V。此外
，在工業領域也有應用。針對這一需求，確實存在一種不需要變壓器的高效解決方案。圖2展示了一種反相升壓轉換器，它能從負電壓產生正電壓。它需要的不是降壓型穩壓器，而是升壓型穩壓器IC。電源電平必須以適當的方式設計，使得開關的相應體二極管沿正確的方向導通。

圖2.從負電壓產生正電壓的開關電源轉換器

為(wei)了(le)高(gao)效(xiao)地(di)將(jiang)負(fu)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)為(wei)正(zheng)電(dian)壓(ya)並(bing)實(shi)現(xian)多(duo)種(zhong)特(te)性(xing)，需(xu)要(yao)額(e)外(wai)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)。例(li)如(ru)，不(bu)同(tong)的(de)設(she)置(zhi)引(yin)腳(jiao)需(xu)要(yao)電(dian)平(ping)轉(zhuan)換(huan)，以(yi)實(shi)現(xian)軟(ruan)啟(qi)動(dong)或(huo)時(shi)鍾(zhong)同(tong)步(bu)等(deng)功(gong)能(neng)。這(zhe)些(xie)引(yin)腳(jiao)上(shang)允(yun)許(xu)的(de)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)取(qu)決(jue)於(yu)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)IC的GND引腳，即負輸入電壓。

圖3.LTC7899電路的LTspice電路圖

為了在較高功率下也能實現平穩的切換，可以使用專用開關穩壓器IC來有效完成從負電壓到正電壓的轉換。LTC7899就是這樣的IC。它ta是shi一yi款kuan開kai關guan電dian源yuan升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi控kong製zhi器qi
，專zhuan為wei將jiang負fu電dian壓ya轉zhuan換huan為wei正zheng電dian壓ya而er設she計ji。它ta使shi用yong外wai部bu開kai關guan，而er且qie同tong步bu工gong作zuo，並bing在zai輸shu入ru和he輸shu出chu之zhi間jian提ti供gong高gao達da135 V的極寬電壓範圍。圖3顯示了仿真程序LTspice®中的LTC7899反相電路實現方案
，用戶可借助該軟件對電路進行仿真分析。

總結

本文所探討的兩種反相轉換方案
，分別針對正轉負、負轉正的核心需求，既提供了無需變壓器
、基於標準穩壓器IC的簡易實現路徑，降低了基礎應用的設計門檻，也介紹了如LTC7899這類專用IC的解決方案，攻克了高功率
、寬電壓範圍下的轉換難題。這些技術方案的價值不僅在於滿足傳感器、運算放大器、電信設備等特定場景的供電需求，更體現了電源設計中“高效、簡潔、適配性強”的核心原則。隨著電路係統向高集成度
、高功率密度方向發展，正負電壓反相轉換技術將麵臨更嚴苛的挑戰，而專用IC的迭代與仿真工具的深度應用


，必將為這一領域的技術創新提供更有力的支撐，推動電源轉換技術在更廣泛的場景中實現突破。