作者：Philip Lane and Gabino Alonso

在 1950 年代和 60 年代初，負電壓軌很普遍，當時鍺 PNP 晶體管很普遍——就像舊的“晶體管收音機”中使用的那些，現在在 Ebay 上價值連城。如今，NPN晶體管更加普遍，因為它們基本上比PNP工作得更好。對負電壓軌的需求已經很少，這使得一些面對負電壓軌的經驗很少的電路設計人員。

負電源軌的現代使用主要限于–48V“電信”電源，或作為正電源的配套電源，如雙通道運算放大器電源軌。

更復雜的是，現代應用有時需要一個可變的負電源軌。本文介紹的設計采用LTC3630同步降壓型轉換器將+24V輸入轉換為0至–20V可變輸出。在–20V（即4W）下，它適用于略高于200mA的輸出電流。

請參考隨附的LTspice原理圖。LTC3630 用于“反相降壓”模式，在過去稱為“降壓-升壓”（在我們的正至正 4 開關同步降壓升壓型轉換器問世之前）。

實際上，以這種方式連接起來，它以“反激”模式運行，其特點是斬波，高di/dt輸入和輸出電流波形。輸入和輸出端都需要低ESR陶瓷電容，以在本地循環交流電流（從而使交流電流遠離輸入和輸出接線）。要記住的另一件事是峰值開關電壓等于V在+ |V外|.此外，電源開關和電感器需要承載輸入和輸出電流波形、峰值和所有電流的總和。

圖1和圖2顯示了兩種可能的電壓控制方案。圖1中的解決方案采用LT6016雙通道運放。第一個放大器反相并增益一個 0V 至 5V 控制信號 （可能來自 LTC2630-H DAC），以產生一個 0V 至 –20V 控制信號。第二個放大器用于強制V外以匹配控制信號。這種設計要求運算放大器使用單獨的負電源（超出主可變負輸出）。

圖1.具有可變輸出的正至負轉換器，采用 LTC3630 和兩個運放

圖2顯示了控制負V的更簡單方法外.連接到反饋分壓器頂端的單個 LT6015 運放僅“拉動”V外向上和向下 — 無需額外的電源軌。

圖2.具有可變輸出的正至負轉換器，采用 LTC3630 和一個單運放

可變電壓軌有點不尋常的要求，尤其是當它是負數時，但它確實不時出現。一般來說，它用于控制超聲換能器或射頻放大器等物體的功率電平。大多數開關電源（反相與否）、降壓或升壓均可輕松實現可變電源軌。重點是使用帶有固定電阻的DAC。使用數字電位計作為可變反饋電阻會產生改變反饋環路增益的不幸影響，具體取決于 V外設置。使用 DAC 可避免此問題。

審核編輯：郭婷