常见的负压产生方式介绍

本期内容

在实际的设计中，我们时常会遇到需要负压供电的场合。工程师朋友们一般用哪种方式来产生负压呢？

常见的负压产生方式有Buck-Boost、隔离变压器、Charge Pump、Cuk等，下面我们一一对其进行分析！

01Buck-Boost

Buck-Boost 拓扑是使用非常广泛的拓扑，其方便之处在于使用一颗普通的 Buck 芯片，改变接法即可变成 Buck-Boost 的应用，是使用较多的负压产生方式，在运放供电等场合有广泛的应用。

具体原理可以查看：【短视频】MPS 电源小课堂第四话: 每一种 BUCK 均能分裂出 BUCK-BOOST 的人格

不过需要注意，在 Buck 改 Buck-Boost 的应用中，Vin+|Vo| 的值需要小于 Buck 芯片的推荐 Vin 耐压值；最大输出电流能力也需要打一定折扣，推荐最大输出电流能力变为原本的 Vin/(Vin+|Vo|)。并且将 Buck 改为 Buck-Boost 之后，原本 Buck 芯片的 GND 和系统 GND 将不再是同一个电位，因此要做使能控制需要额外的电路。

02隔离变压器

变压器通过磁耦合的方式产生隔离电压，这个隔离电压是相对电位差且与原边电路没有直接的连接，因此将输出端反接即为负压输出。

隔离变压器输出负压最常用的是反激拓扑，比较典型的应用是变压器中心抽头作为副边 GND，两个对称的绕组即可实现对称的正负压输出。常见于多电平桥臂 IGBT 驱动等场合。

使用隔离变压器可提高电路的安全性，市面上也有较多成熟的方案，从小功率到大功率可以较好地覆盖。缺点是变压器的引入使得电路整体尺寸较大，且针对不同规格的输入输出等级，往往需要设计不同的变压器。

03Charge Pump

Charge Pump 即电荷泵，其利用电容储能来实现电压的转换，工作状态也分为两个过程。Q1 和 Q3 导通时，输入给电容 C1 充电；Q2 和 Q4 导通时，电容 C1 放电给输出提供能量。

Charge Pump 相比其他电源拓扑，省去了体积庞大的电感，其占板面积比较小，性价比比较高。常用于光模块、屏的负压偏置等场合。

04Cuk

对于 Cuk 电路大家可能比较陌生，不过如果你需要电流能力大同时输出纹波小的负压方案，Cuk 可能是你更好的选择。

由于 Cuk 电路的输出侧有电感 L2，其输出纹波相比负压的 Buck-Boost 等电路来说更小，且理论上来说不随输出负载的变化而变化。

但是 Cuk 电路的器件更多，这便导致了更高的占板面积及成本。且由于 Cuk 电路需要专门的芯片或者电路来进行输出电压的反馈调节，因此在市面上应用较少。

总结一下 4 种负压产生方式的优缺点：

工程师朋友们，现在知道如何选取合适的负压方案了吗？欢迎大家持续关注MPS 电源小课堂，学习更多干货知识。有任何问题，欢迎在评论区留言讨论~