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单片机中常用的负电压是怎样产生

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jkl21|  楼主 | 2024-12-18 13:22 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
在电子电路中我们常常需要使用负电压,比如说我们在使用运放的时候常常需要建立一个负电压。下面就简单的以正5V电压到负电压5V为例说一下它的电路。通常需要使用负电压时一般会选择使用专用的负压产生芯片,但这些芯片都比较贵,比如ICL7600,LT1054等。差点忘了MC34063了,这个芯片使用的最多了,关于34063的负压产生电路这里不说了,在datasheet中有的。下面请看我们在单片机电子电路中常用的两种负电压产生电路。
现在的单片机有很多都带有了PWM输出,在使用单片机的时候PWM很多时候是没有用到的,用它辅助产生负压是不错的选择。上面的电路是一个最简单的负压产生电路了。使用的原件是最少的了,只需要给它提供1kHz左右的方波就可以了,相当简单。这里需要注意这个电路的带负载能力是很弱的,同时在加上负载后电压的降落也比较大。由于上面的原因产生了下面的这个电路:

电压的定义:电压(voltage),也称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功,电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。说白了就是:某个点的电压就是相对于一个参考点的电势之间的差值。V某=E某-E参。一般把供电电源负极当作参考点。电源电压就是Vcc=E电源正-E电源负。想产生负电压,就让它相对于电源负极的电势更低即可。要想更低,必须有另一个电源的介入,根本原理都是利用两个电源的串联。电源2正极串联在参考电源1的负极后,电源2负极就是负电压了。
一个负电压产生电路:利用电容充电等效出一个新电源,电容串联在GND后,等效为电源2,则产生负电压。

1、电容充电:当PWM为低电平时,Q2打开,Q1关闭,VCC通过Q2给C1充电,充电回路是VCC-Q2-C1-D2-GND,C1上左正右负。
2、电容C1充满电。

当PWM为低电平时,Q2关闭,Q1打开,C1开始放电,放电回路是C1-C2-D1,这实际上也是对C2进行充电的过程。C2充好电后,下正上负,如果VCC的电势为5点几伏,就可以输出-5V的电压了。


负电压的意义
3、为(非轨到轨)运放提供电源轨。
4、这个比较有中国特色,自毁电路。
一般来说芯片内部的保护电路对于负电压是不设防的,所以只要有电流稍大,电压不用很高的负电压加到芯片上,就能成功摧毁芯片。

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沙发
jtracy3| | 2025-1-3 11:06 | 只看该作者
基于PWM控制的DC-DC转换器,它使用一个变压器或者电感器与开关管配合工作。当开关导通时,电感储存能量;当开关关闭时,电感上的电流继续流动并通过二极管将能量传递给负载,同时反相形成负电压。

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板凳
ingramward| | 2025-1-3 12:14 | 只看该作者
利用一个 PWM 信号、两个三极管(Q1、Q2)、两个电容(C1、C2)和两个二极管(D1、D2)组成。当 PWM 为低电平时,Q2 打开,Q1 关闭,VCC 通过 Q2 给 C1 充电,充电回路是 VCC-Q2-C1-D2-GND,C1 上左正右负;当 PWM 为高电平时,Q2 关闭,Q1 打开,C1 开始放电,放电回路是 C1-C2-D1,这也是对 C2 进行充电的过程,C2 充好电后下正上负,其上端相对于地就是负电压。

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地板
albertaabbot| | 2025-1-3 12:47 | 只看该作者
使用变压器、电感器或其他类型的电源转换器。

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5
sheflynn| | 2025-1-3 13:24 | 只看该作者
ICL7600、LT1054和MC34063等。这些芯片专门设计用于产生负电压,具有较高的精度和稳定性,但成本相对较高

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6
gygp| | 2025-1-3 13:46 | 只看该作者
使用普通的DC/DC转换器芯片也可以产生负电压,且电压精确度同正电压一样,驱动能力也很强

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7
uiint| | 2025-1-3 14:12 | 只看该作者
通过单片机的PWM输出控制一个晶体管,可以调节晶体管的导通时间,从而控制电容器的充放电过程。当晶体管关闭时,电容器通过负载放电,产生负电压。这种方法可以通过调整PWM的占空比来调节输出的负电压大小。

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8
adolphcocker| | 2025-1-3 14:46 | 只看该作者
最基本的Buck-Boost电路与一级LC滤波器、稳压器等元件配合,通过单片机产生的PWM信号控制开关元件,从而调节输出电压。

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9
timfordlare| | 2025-1-3 15:08 | 只看该作者
电荷泵电路利用电容的充电和放电过程,将输入的正电压转换为负电压。

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10
pentruman| | 2025-1-3 15:44 | 只看该作者
采用负压电源转换器              

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11
belindagraham| | 2025-1-3 16:54 | 只看该作者
使用MC34063芯片              

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lzmm| | 2025-1-5 09:30 | 只看该作者
通过电容的充放电,利用电荷泵原理产生负电压。这种电路设计相对简单,适用于低电流应用场景,但输出电流和电压范围有限

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13
wangdezhi| | 2025-1-5 10:21 | 只看该作者
如 MAX232、MAX3391 等,这类芯片内部有电荷泵电路,能够将输入的正电压转换为负电压输出。例如 MAX232,常用于 TTL 电平与 RS232 电平转换,其内部包含了+5V 及 ±10V 的两个电荷泵电压转换器,在进行电平转换的同时也能提供负电压。

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14
hudi008| | 2025-1-5 10:54 | 只看该作者
如 ME7660,采用 AL 栅 CMOS 工艺设计,能将输入范围为 + 1.5V 至 + 10V 的电压转换成相应的 - 1.5V 至 - 10V 的输出,只需外接两只低损耗电容,无需电感。其振荡器额定频率为 10KHZ,应用于低输入电流情况时,可于振荡器与地之间外接一电容,从而以低于 10KHZ 的振荡频率正常工作

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15
qiufengsd| | 2025-1-5 12:12 | 只看该作者
常见的负压产生芯片包括ICL7600、LT1054等,这些芯片内部的电容通过不断地在不同的电路连接状态下充电和放电,将输入的正电压转换为负电压。

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16
chenci2013| | 2025-1-5 13:16 | 只看该作者
使用开关电源芯片,通过高频开关动作实现电压的转换和调节,产生负电压。该方法具有效率高、输出稳定、调节范围宽等优点,适用于需要较大电流和较高精度的应用

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17
lzbf| | 2025-1-5 13:38 | 只看该作者
使用DC-DC转换器              

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18
cemaj| | 2025-1-5 14:55 | 只看该作者
利用单片机的PWM输出功能,通过控制开关管的通断,结合电容充放电原理,产生负电压。这种方法简单且成本较低,但需要注意电路的带负载能力和电压稳定性

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19
maqianqu| | 2025-1-5 17:00 | 只看该作者
通过选择合适的DC-DC转换器,可以将正电压转换为负电压。这种方法的好处是电压转换效率高,且能够提供较大的输出电流。

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bestwell| | 2025-1-5 17:40 | 只看该作者
在简单电路的基础上,可增加一些元件来提高带负载能力和稳定性,如在输出端增加一个稳压二极管来稳定输出电压,或者增加一个射极跟随器来提高带负载能力。

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