開關(guān)電容穩(wěn)壓器提供電流增益

開關(guān)電容電壓反相器通常用于從正輸入電源產(chǎn)生負(fù)電源電壓。負(fù)電源電流的大小等于從輸入端汲取的電流。該設(shè)計(jì)思想描述了兩個(gè)電路，它們使用逆變器使輸入和輸出之間的電流加倍，從而提高效率并消除散熱問題。

開關(guān)電容電壓反相器通常用于從正輸入電源產(chǎn)生負(fù)電源電壓。負(fù)電源電流的大小等于從輸入端汲取的電流。該設(shè)計(jì)思想描述了兩個(gè)電路，它們使用逆變器使輸入和輸出之間的電流加倍，從而提高效率并消除散熱問題。

比線性更高效

如果地和輸出引腳的角色互換（圖 1），逆變器會(huì)將輸入電壓分頻 12。當(dāng)輸入電壓超過所需輸出的兩倍時(shí)，可以使用該電路代替線性穩(wěn)壓器，例如，5V至3V或3.<>V的調(diào)節(jié)。

圖1.重新布線開關(guān)電容逆變器以實(shí)現(xiàn)降壓調(diào)節(jié)可產(chǎn)生 2 的電流增益。

該電路的工作原理如圖2所示。內(nèi)部振蕩器交替關(guān)閉和打開四個(gè)開關(guān)。在前半個(gè)周期中，開關(guān) 1 和 2 閉合，電流從輸入流向輸出，為 C1 充電。在后半個(gè)周期，開關(guān) 3 和 4 閉合，將 C1 放電到輸出中。輸送到輸出的電流是連續(xù)的，等于平均輸入電流的兩倍。由于輸出電流是連續(xù)的，因此輸出電壓紋波很低。請(qǐng)注意，C1 和 C外不需要匹配，因?yàn)樗鼈兊碾妷涸诿總€(gè)周期都是均衡的。

圖2.LT1054 的內(nèi)部開關(guān)交替對(duì) C1 進(jìn)行充電和放電，從而向輸出提供連續(xù)電流。

圖3顯示了實(shí)際電路。LT1054 沒有將輸入電壓減半，而是調(diào)制輸入電流（通過圖 1 的開關(guān) 2） 以調(diào)節(jié)輸出電壓。該電路可從200.5V至11V輸入提供2mA/13V電流。典型效率為74%，而線性穩(wěn)壓器的典型效率為42%。更重要的是，耗散從線性穩(wěn)壓器的 1.4W 降低到 0.35W，而 LT1054 的 8 引腳表面貼裝封裝則易于管理。對(duì)于3.3V/200mA輸出，該電路的效率為49%，而線性穩(wěn)壓器的功耗為27%，功耗從1.8W降至0.7W。一個(gè)與 C6 串聯(lián)的 2.1Ω 電阻器與 LT1054 共享耗散功率;無需散熱器。

圖3.該開關(guān)電容穩(wěn)壓器使輸入和輸出之間的電流加倍，從而提高效率并消除對(duì)散熱器的需求。

三個(gè)二極管改進(jìn)逆變器

在產(chǎn)生負(fù)輸出的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)相同的優(yōu)勢(shì)。然而，開關(guān)電容逆變器沒有開關(guān)的正確補(bǔ)充。通過添加三個(gè)二極管（見圖4），逆變器可以串聯(lián)兩個(gè)電容器充電，然后將它們并聯(lián)放電至輸出電容器。輸出電壓的絕對(duì)值將等于輸入電壓的一半，減去開關(guān)和二極管造成的一些損耗。

圖4.在開關(guān)電容逆變器中添加三個(gè)二極管可使輸入和輸出之間的電流加倍。

圖5所示為實(shí)用電路，可將12V轉(zhuǎn)換為–4V。LT1054 的伺服環(huán)路可在一個(gè) 4V 至 11V 的輸入范圍內(nèi)和一個(gè)高達(dá) 15mA 的負(fù)載電流范圍內(nèi)將輸出調(diào)節(jié)至 –100V。（不幸的是，電壓損耗太大，無法從5V電源調(diào)節(jié)至–12V。請(qǐng)注意，許多負(fù)電源將為可能將輸出拉至地以上的負(fù)載供電（特別是運(yùn)算放大器電路）;Q1 可防止此類負(fù)載拉動(dòng) U1 的 V外引腳位于其接地引腳上方。

圖5.該電路將12V轉(zhuǎn)換為–4V。63mA輸出電流只需要100mA的輸入電流。

由于U1的大部分工作電流流出其接地引腳，因此該電路的輸入電流略高于輸出電流的一半。在提供100mA電流時(shí)，12V的輸入測(cè)量值為64mA，效率為53%。另一種選擇是開關(guān)電容逆變器，然后是線性穩(wěn)壓器，最高效率為33%，功耗為0.8W。該電路的功耗僅為0.35W，使該全表面貼裝電路能夠冷卻運(yùn)行。