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技術(shù)專題
雙電源的布局：功能特性
電源對(duì)所有電子設(shè)備功能的重要性保持不變。沒(méi)有電源，電子設(shè)備無(wú)論復(fù)雜性如何都將停止工作。但是，電源并不是所有的方案。一些電子設(shè)備需要更特定類型的電源以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓δ?。符合此?dú)特標(biāo)準(zhǔn)的一種此類電源是雙電源。
雙電源特性
雙電源的名稱可能會(huì)引起誤解。盡管它確實(shí)提供了兩個(gè)單獨(dú)的電壓，一個(gè)正電壓和一個(gè)負(fù)電壓，但電源本身仍然是單個(gè)電源。例如，此處的區(qū)別是您可以從單個(gè)電源同時(shí)獲得+12伏和-12伏的電壓。
這種獨(dú)特的電源配置可能是有利的，并使某些設(shè)備功能成為可能。在筆記本電腦和電視等設(shè)備中，對(duì)雙電源的需求是最主要的。
許多電子模擬電路需要雙電源才能正常工作，運(yùn)算放大器電路尤其如此。負(fù)電壓電源也是各種數(shù)字系統(tǒng)（例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器和比較器）的要求。然而，對(duì)于這些設(shè)備，當(dāng)前的需求將是最小的，并且產(chǎn)生如此小的負(fù)電源作為獨(dú)立設(shè)備既不具有成本效益，也不具有效率。這主要是由于需要大量的集成電路和分立組件來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的功率水平。
雙電源和運(yùn)算放大器
運(yùn)算放大器需要雙電源軌才能正常工作。它們產(chǎn)生輸出電壓的典型輸入信號(hào)范圍可以是負(fù)值或正值，因此需要移位。
來(lái)自運(yùn)算放大器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是相對(duì)于地面的，通常在兩個(gè)電源軌之間。因此，正電源和負(fù)電源通常相對(duì)于地面對(duì)稱，但并非每次都對(duì)稱。如果沒(méi)有雙電源，則運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)將鉗位在地電位。
觀察上述運(yùn)算放大器的連接圖時(shí)，很明顯沒(méi)有接地引腳或端子。
運(yùn)算放大器僅需要正電源線和負(fù)電源線之間的電壓即可工作?？梢杂玫扔诳偤偷膯蝹€(gè)電源滿足其電壓需求。但是，由于這些電路通常需要接地參考，因此我們將運(yùn)算放大器描述為具有雙電源。
雙電源的布局
由于當(dāng)今許多設(shè)備需要較低的電壓，因此我們將研究將單電壓轉(zhuǎn)換為+5伏和-5伏DC雙電源的過(guò)程。有多種可用的方法使您能夠拆分單個(gè)電壓，但是它們不能提供恒定的虛擬地電位。
例如，我們可以使用一對(duì)電池來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)。但是，不管我們的電路設(shè)計(jì)的有效性如何，一個(gè)電池不可避免地會(huì)比另一個(gè)電池更快地耗盡。當(dāng)然，這會(huì)導(dǎo)致我們的雙極性電壓出現(xiàn)問(wèn)題。
當(dāng)提到運(yùn)算放大器時(shí)，虛擬接地表示在特定節(jié)點(diǎn)上的電壓幾乎等于接地電壓或0伏。但是，沒(méi)有物理連接到地面。所描述的概念在運(yùn)算放大器電路的分析中很有用，并且簡(jiǎn)化了許多必要的計(jì)算。
同樣，我們也可以使用電阻分壓器。但是，在那種情況下，一部分功率將以熱量的形式耗散，并且雙電源電壓將遭受穩(wěn)定性問(wèn)題的困擾。當(dāng)然，除非我們將CMOS開(kāi)關(guān)電容器電壓轉(zhuǎn)換器（例如ICL7660）集成到我們的設(shè)計(jì)中。這些單片CMOS開(kāi)關(guān)電容器電壓轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⒄斎腚妷杭颖?，反相，分壓甚至倍增?/span>
對(duì)于我們的布局，我們將利用ICL7660和ICL7660A來(lái)創(chuàng)建我們的雙電源。同樣，就規(guī)格而言，這些單片CMOS電壓轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換范圍為+1.5伏至+10伏的輸入電壓，輸出電壓范圍為-1.5伏至-10伏。此外，ICL7660和ICL7660A已經(jīng)包含完成一個(gè)負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器的所有必要電路，除了兩個(gè)必需的外部電容器。
上面的電路圖表示使用ICL760的完整±5伏雙電源。同樣，通過(guò)這種設(shè)計(jì)，無(wú)論是壁式充電器還是計(jì)算機(jī)的USB端口，您都可以從任何USB端口獲得必要的+5伏輸入電壓。
其他ICL7660應(yīng)用注意事項(xiàng)
您應(yīng)將C2電容器放在IC2附近，以防止器件閂鎖。另外，對(duì)于ICL7660A，請(qǐng)勿施加超過(guò)12伏的電壓；對(duì)于ICL7660，請(qǐng)勿施加超過(guò)10伏的電壓。
當(dāng)使用超過(guò)3.5伏的電源電壓時(shí)，避免將LV端子接地。
使用極化電容器時(shí)，應(yīng)將C2的[+]端子接地，并且還應(yīng)將C1的[+]端子連接到ICL7660和ICL7660A的引腳2。
作為建議，應(yīng)使用低值ESR（等效串聯(lián)電阻）電容器代替C1和C2，以獲得性能。“上圖”
如果USB和電路之間的線長(zhǎng)較長(zhǎng)，則應(yīng)在輸入電源兩端連接一個(gè)緩沖電容器。
此電路設(shè)計(jì)的輸出電路限制為40毫安。如果對(duì)雙電源的要求更高，則可以使用IC MAX660代替U1。
雙電源是有利的電路，在某些情況下是很好要求。盡管從整體上看它可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，但它并沒(méi)有削弱其在運(yùn)算放大器等設(shè)備功能中的重要性。雙電源是當(dāng)今許多電子設(shè)備中必不可少的組件。