在电子电路设计中,许多电路需要正负压供电,像 ADC 芯片、运算放大器或必须正负电源供电的模拟电路等。不少朋友询问正负压电路的设计方法,下面将为大家分享几种常见且实用的正负压电路原理图,包括隔离和非隔离的电路,其设计思路十分巧妙,可供参考。
一、LCD 液晶驱动电路
这种电路的负压设计较为经典,在一些液晶驱动或者墨水屏驱动电路中常能见到。它基于电荷泵原理,实现正倍压和负倍压,再通过稳压二极管进行钳位,从而输出正负压。不过,该电路属于开环电路,依靠稳压管钳位来实现输出稳压。电荷泵是一种利用电容存储和转移电荷来实现电压转换的电路,其优点是电路简单、成本低,但带载能力相对较弱。在 LCD 液晶驱动中,这种正负压电路能够为液晶显示提供合适的偏置电压,保证显示效果。

二、电容笔上的正负压驱动电路
此电路是从拼多多购买的电容笔上抄来的,其作用是提供高压脉冲以模拟手指触控,实现有源电容笔的功能。它同样采用电荷泵原理,但与种方案不同的是,该方案更注重正压和负压输出的对称性。正压采用闭环反馈控制,而负压则是开环电荷泵,整体控制相对更接近闭环。闭环反馈控制能够根据输出电压的变化自动调整电路参数,使输出更加稳定。这种设计在电容笔中能够确保高压脉冲的稳定性和准确性,提高触控的灵敏度和精度。

三、一个采集卡上的电路
前两种方案都是通过分立电荷泵的形式实现正负压输出,带载能力相对较弱,一般在 10mA - 20mA 左右,主要用于产生电场等,对带载能力要求不高。而这种采集卡上的电路,带载能力更强。它采用了两个开关电源的拓扑组合,即 Speic(正压升降压拓扑)和 Cuk(负压升降压拓扑)。这种设计虽然巧妙,但使用的器件较多,需要三颗电感。开关电源拓扑具有效率高、输出功率大等优点,能够满足采集卡对正负压电源的高要求。

四、有变压器的正负压输出电路
这是近新抄到的电路,也是趣味性和灵活性的一种。它不仅可以输出正负压,还能进行倍压等操作。该方案既可以实现隔离,也可以是非隔离的,并且带载能力较强。它使用了先积集成的芯片 LTP8501(或 LTP8502,驱动频率不同)。以一个 ±5V 的输出电路为例,根据数据手册,该电路带载能力为 5V 转 ±5V/100mA,可用于为运放等供电。
先积集成的 LTP850X 芯片内部集成了两个 MOS 管,配合变压器的抽头,可在副边进行全波或半波整流。其灵活性体现在,由于具有隔离属性,只要改变副边的 GND 参考点,就能实现不同的电压组合输出。例如,将参考点改到副边的中心抽头处,就可以实现 10V 和 5V 的输出(如 5V 转 +5V/80mA、+10V/40mA)。如果需要输出更多电压,只需稍微改变副边的二极管和参考点即可。对于一些包含多种器件,如运算放大器、ADC 及 MCU 等芯片,供电需求较为复杂的电路,可在上述基础上增加电路。例如,将变压器副边的异名端作为 GND,中间抽头作为 VO 的输出源,增加反向二极管可作为 -VO 电压输出,同名端作为 2 倍 VO 的输出源,增加反向二极管可作为 -2 倍 VO 的电压输出(如 5V 转 ±5V/50mA、±10V/25mA)。