【導(dǎo)讀】線性μModule穩(wěn)壓器非常適用于負(fù)載點(diǎn)電源，因?yàn)樗鼈円子诓迦?，緊湊，一體化設(shè)計(jì)。它們只需很少的工程工作就能適應(yīng)狹小的空間 - 除了μModule封裝本身之外，只需要幾個(gè)組件。任何降壓型μModule穩(wěn)壓器都可以用來(lái)毫不費(fèi)力地生成負(fù)電壓解決方案，同時(shí)保留μModule穩(wěn)壓器固有的常規(guī)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)和低元件數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)。
介紹
線性μModule穩(wěn)壓器非常適用于負(fù)載點(diǎn)電源，因?yàn)樗鼈円子诓迦?，緊湊，一體化設(shè)計(jì)。它們只需很少的工程工作就能適應(yīng)狹小的空間 - 除了μModule封裝本身之外，只需要幾個(gè)組件。任何降壓型μModule穩(wěn)壓器都可以用來(lái)毫不費(fèi)力地生成負(fù)電壓解決方案，同時(shí)保留μModule穩(wěn)壓器固有的常規(guī)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)和低元件數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)。
負(fù)電壓輸出的三個(gè)步驟
以下三個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)步驟將降壓拓?fù)滢D(zhuǎn)換為反相降壓 - 升壓拓?fù)洌a(chǎn)生負(fù)輸出電壓軌。
將μModule穩(wěn)壓器的V OUT引腳連接至系統(tǒng)地（PGND）。這創(chuàng)建了反相降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器所需的接地電感配置。
通過(guò)連接μModule穩(wěn)壓器的V IN引腳和PGND 之間的輸入電源為轉(zhuǎn)換器供電。
μModule穩(wěn)壓器的GND引腳現(xiàn)在變?yōu)樨?fù)輸出電壓軌（-V OUT）。負(fù)載連接在負(fù)輸出和PGND之間。
如圖1（a）的標(biāo)準(zhǔn)降壓配置所示，使用μModule穩(wěn)壓器（如LTM4601）需要少量輸入和輸出電容來(lái)生成功能齊全的降壓型DC / DC轉(zhuǎn)換器。在這種配置中，μModule穩(wěn)壓器的輸出焊盤連接到它們相應(yīng)的電壓，即V OUT焊盤連接到外部V OUT，GND焊盤連接到外部GND。如果外部連接更改為圖1（b）所示的配置，則降壓型μModule穩(wěn)壓器將成為反相降壓 - 升壓型轉(zhuǎn)換器。這里μModule穩(wěn)壓器的V OUT焊盤連接到外部GND，而GND焊盤成為負(fù)V OUT。因此μModule調(diào)節(jié)器GND指的是-VOUT。
圖1.僅僅幾個(gè)連接變化將一個(gè)降壓μModule穩(wěn)壓器（a）轉(zhuǎn)換為一個(gè)負(fù)輸出穩(wěn)壓器（b）
電平轉(zhuǎn)換控制信號(hào)
由于接地電平（PGND和GND）的不同，配置控制電路需要比功率級(jí)更多考慮。μModule穩(wěn)壓器參考其自身GND引腳的引腳電壓，但其提供的輸出電壓是相對(duì)于系統(tǒng)地（PGND）的。在此配置中，要將任何PGND參考的外部控制信號(hào)（例如RUN，TRACK，PGOOD等）傳送到μModule穩(wěn)壓器，需要將信號(hào)轉(zhuǎn)換為μModule穩(wěn)壓器的接地參考GND（-V OUT）。
圖2.μModule穩(wěn)壓器的輸入信號(hào)必須從電源地電平轉(zhuǎn)換為-VOUT參考電平
下面的電路示例顯示了如何對(duì)RUN，PGOOD和TRACK引腳兼容性的系統(tǒng)接地參考信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。
運(yùn)行電平轉(zhuǎn)換
通過(guò)向引腳施加使能信號(hào)，RUN引腳輸入允許μModule穩(wěn)壓器打開和關(guān)閉。在很多情況下，模塊可以通過(guò)V IN和RUN引腳和V IN之間的上拉電阻使能，但是如果RUN引腳要通過(guò)外部PGND參考信號(hào)控制，則需要額外考慮。
想象一下，如果我們將PGND參考使能信號(hào)（V EN）直接應(yīng)用于負(fù)轉(zhuǎn)換器的RUN引腳而不使用電平轉(zhuǎn)換電路，會(huì)發(fā)生什么情況。由于μModule穩(wěn)壓器在其RUN引腳上看到的電壓為V EN + | -V OUT |，因此（取決于設(shè)定的輸出電壓），我們可能會(huì)超出引腳的絕對(duì)值。最大。額定電壓（并導(dǎo)致零件損壞）。另外，一旦μModule穩(wěn)壓器打開，使能信號(hào)可能不足以關(guān)閉μModule穩(wěn)壓器。因此，我們需要一個(gè)電路將PGND參考使能信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合μModule穩(wěn)壓器RUN引腳的電平。
圖3中的簡(jiǎn)單電路采用基于PGND的使能信號(hào)，電平將其降低到適合RUN引腳的電壓電平。在使能信號(hào)為高電平的電路中，PNP晶體管Q1導(dǎo)通，產(chǎn)生一個(gè)具有Rb，Rc的偏置電流，使RUN引腳電壓高于其閾值，并開啟μModule穩(wěn)壓器。D1引腳的最大電壓被鉗位，以防止超過(guò)引腳的絕對(duì)值。最大額定值。當(dāng)使能信號(hào)為低電平時(shí)，Q1關(guān)閉，電阻R3將RUN引腳放電至閾值以下，以關(guān)閉μModule穩(wěn)壓器。注意μModule穩(wěn)壓器封裝內(nèi)部可能已包含電阻R3和/或齊納二極管D1，詳情請(qǐng)參閱數(shù)據(jù)表。
圖3.電平轉(zhuǎn)換使能電路
圖4顯示了LTM4609在負(fù)輸出配置中使用的RUN引腳電平轉(zhuǎn)換電路的設(shè)置。V IN = 10V，-V OUT = -12V @ 2A。
圖4.具有電平轉(zhuǎn)換使能電路的LTM4609
PGOOD等級(jí)轉(zhuǎn)換
PGOOD輸出引腳指示μModule穩(wěn)壓器輸出電壓是否處于穩(wěn)壓（PGOOD高電平）范圍內(nèi)（PGOOD低電平）。模塊內(nèi)部PGOOD引腳是開漏MOSFET，因此需要一個(gè)上拉電阻來(lái)提供偏置電壓。如果要在負(fù)輸出配置中使用PGOOD功能，μModule穩(wěn)壓器看到的PGOOD信號(hào)必須適當(dāng)?shù)仉娖揭苿?dòng)到PGND參考信號(hào)，以供系統(tǒng)進(jìn)一步使用。
想象一下，如果我們直接使用模塊的PGOOD輸出信號(hào)而沒有任何電平轉(zhuǎn)換電路，會(huì)發(fā)生什么情況。由于PGOOD引腳上的PGND參考上拉電源（V S），因?yàn)槟K在其PGOOD引腳上的最大電壓為V S + | -V OUT |，所以（取決于設(shè)置的輸出電壓）引腳的絕對(duì)電壓。最大額定值可以被超過(guò)。同樣在此設(shè)置中，當(dāng)模塊PGOOD引腳信號(hào)為低電平時(shí)，PGOOD信號(hào)相對(duì)于PGND可能不適合在系統(tǒng)中使用（即PGOOD低電平信號(hào)電平
圖5中的簡(jiǎn)單電路將μModule穩(wěn)壓器的GND引腳作為PGOOD信號(hào)，并將其電平轉(zhuǎn)換為PGND參考信號(hào)PGOOD2，該信號(hào)適用于系統(tǒng)的進(jìn)一步使用。在電路中，當(dāng)模塊輸出一個(gè)PGOOD高電平信號(hào)時(shí)，PMOS M4關(guān)閉，R2將PGOOD2拉高以提供電壓Vs. 齊納二極管D1保護(hù)PGOOD引腳不超過(guò)其絕對(duì)值。最大。評(píng)分。當(dāng)模塊輸出PGOOD低電平信號(hào)時(shí)，M4打開并將PGOOD2拉低至系統(tǒng)地。請(qǐng)注意，如果V S + | -V OUT | 可以省略齊納二極管D1
圖5. PGOOD電平轉(zhuǎn)換電路
下面舉例說(shuō)明在負(fù)輸出配置中使用LTM4618時(shí)PGOOD引腳電平轉(zhuǎn)換電路的設(shè)置。V IN = 12V，-V OUT = -5V @ 3A。
圖6.具有PGOOD電平轉(zhuǎn)換電路的LTM4618
跟蹤電平偏移
TRACK引腳輸入允許μModule穩(wěn)壓器通過(guò)將跟蹤信號(hào)（即，主μModule穩(wěn)壓器的輸出電壓軌的分壓版本）提供給從μModule穩(wěn)壓器的TRACK引腳來(lái)跟蹤另一電源軌的輸出電壓斜坡。每個(gè)μModule穩(wěn)壓器內(nèi)部控制器所看到的TRACK引腳電壓與其μModuleGND引腳相關(guān)，但在需要配置兩個(gè)負(fù)輸出轉(zhuǎn)換器進(jìn)行跟蹤的應(yīng)用中，μModule穩(wěn)壓器的GND引腳可以處于不同的電位。主和從GND引腳電位差異意味著主設(shè)備提供的跟蹤信號(hào)不能直接施加到從設(shè)備的跟蹤引腳。在這些類型的應(yīng)用中，需要額外的考慮以確保從機(jī)相位能夠看到來(lái)自主機(jī)相位的正確參考的跟蹤信號(hào)。
在圖7中的簡(jiǎn)單電路中，主微控制器的GND引腳參考跟蹤信號(hào)（Vo1Div - negVo1）提供給差分放大器的輸入。差分放大器由一個(gè)電源供電，該電源參考從模塊μModule穩(wěn)壓器的GND引腳（在這種情況下，它由從模塊自己的INTVCC穩(wěn)壓器供電）。由于放大器以從模塊μModule穩(wěn)壓器的GND引腳為基準(zhǔn)，因此其輸出信號(hào)是輸入跟蹤信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換版本，正確參考從器件的GND引腳。然后放大器的輸出信號(hào)被施加到從機(jī)的TRACK引腳，允許從機(jī)跟蹤主機(jī)輸出軌電壓的移動(dòng)。
圖7.軌道電平轉(zhuǎn)換啟用電路
圖8顯示了使用跟蹤引腳電平轉(zhuǎn)換電路配置為負(fù)輸出配置的兩個(gè)LTM4618μModule穩(wěn)壓器的跟蹤性能。V IN = 12V，-V OUT1 = -5V @ 2A，-V OUT2 = -2V2A。
圖8.負(fù)向V OUT的 LTM4618跟蹤
結(jié)論
μModule穩(wěn)壓器使設(shè)計(jì)人員能夠像正面產(chǎn)品一樣毫不費(fèi)力地生產(chǎn)負(fù)輸出應(yīng)用。實(shí)際上，任何標(biāo)準(zhǔn)降壓型μModule穩(wěn)壓器演示板都可以輕松配置為負(fù)輸出應(yīng)用。本文總結(jié)了電源地和μModuleGND（-V OUT）之間的相對(duì)地電平差異引起的控制電路設(shè)計(jì)考慮因素。
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