1、电荷泵提供负压
TTL电平/232电平转换芯片(如,MAX232,MAX3391等)是最典型的电荷泵器件可以输出较低功率的负压。但有些LCD要求-24V的负偏压,则需要另外想办法。可用一片max232为LCD模块提供负偏压。TTL-in接高电平,RS232-out串一个10K的电位器接到LCM的VEE。这样不但可以显示, 而且对比度也可调。 MAX232是+5V供电的双路RS-232驱动器,芯片的内部还包含了+5V及±10V的两个电荷泵电压转换器。 设计高压电荷泵需要较多的开关,用分离元件实现起来就有点困难了,不如用电感来得简单。一般地,1个三极管或MOSFET,1个比较器或通用运放(做PWM振荡),1个电感,1个肖基特二极管和若干阻容元件就可以搞定。如果你的MCU自身带有PWM接口,且软件允许的话,就更简单了。
2、反相器提供负压
反相器的输出接一个电容C1,C1的另一端接二极管D1的正极和二极管D2的负极,D1的负极接地,D2的正极接电容C2,C2的另一端接地。C2的容量要大于C1。例如,C1用0.1μF,C2用 0.47μF,当然最佳数值可由试验确定。反相器的输入端加一个方波,其幅值应该能使反相器正常工作,那么在反相器的输出端就出现一个相位相反的方波。电容C2上就会出现一个负电压,理论上比电源电压低0.7V,然后再稳压到-5V。
3、负压电源转换器产生负压
MAX749是一个专门用来产生负电压的电源转换器。 MAX749为倒相式PFM开关稳压,输入电压 +2V至 +6V,输出电压可达-100V以上,可通过内部的D/A转换器进行调节,或者通过一个PWM信号或电位器进行调节。MAX749采用一种电流控制方法,既减小了静态电流消耗,又提高了转换效率。关断方式下,静态电流仅为15mA。MAX749在关断方式下仍保持DAC的设定值,从而简化了软件控制。
使用MAX749产生负压时应注意外围元件的选择,这里特别说明几点：
1) 晶体管：可以用PNP晶体管或P沟道MOSFET。前者经济,使用简单,后者能提供更大电流,且转换效率较高,但往往需要较高的输入电压(通常要求 +5V或 +5V以上)。如使用2SC8550三极管,可以提供较大的输出电流。
2) RSENSE：RSENSE是一个微阻值的检测电阻,可以用一小段康铜丝代替,但不能直接用0Ω电阻短路。RSENSE的大小与输出电流成反比关系,因此可根据电流需要确定RSENSE的最大值,但为了保证转换效率,不宜取得过小。一般在输出电压为-24V的情况下,要求输出电流为0.5A左右时, 可取RSENSE =0.25Ω,输出电流为0.8A左右时,可取RSENSE =0.2Ω。
3) RBASE ：RBASE应足够小以保证晶体管能处在饱和状态,但RBASE太小又降低了转换效率,通常在160Ω~470Ω之间取值。
4) 另外,电感L的感值在22~l00mH之间,通常取47mH,为提高效率,电感的内阻要小,最好在300mΩ以下;二极管可用IN5817 ~ IN5822系列快恢复二极管;CCOMP取决于RFB及电路布局,通常在100pF ~ l0nF之间取值。
4、专用DC/DC电压反转器提供负压
ME7660是一种DC/DC电荷泵电压反转器,采用AL栅 CMOS工艺设计。该芯片能将输入范围为+1.5V至+10V的电压转换成相应的-1.5V至-10V的输出,并且只需外接两只低损耗电容,无需电感。芯片的振荡器额定频率为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。
ME7660转换器的特点如下：
1) 转换逻辑电源+5V为±5V双相电压;
2) 输入工作电压范围广：1.5V～10V;
3) 电源转换效率高：98%;
4) 低功耗：静态电流为90μA(输入5V时)。
ME7660转换器多用于LCD、接口转换器及仪表等场合。
除上述方法之外,也可用一些输出正电压的DC/DC转换器产生负压,例如：降压型开关稳压器LM2596等,只需以GND为参考锁住反向调节器,在输出参考等方面稍作改变就可以了。由于GND端不是接地而是接到负输出电压端上,所以需要相应的电平转换装置(如光藕或三极管)。在此不再赘述。可参考相关器件的应用手册。