線性μModule穩(wěn)壓器采用易于插入、緊湊的一體化設(shè)計(jì)，非常適合負(fù)載點(diǎn)電源。它們適合狹小的空間，只需極少的工程設(shè)計(jì)工作——除了μModule封裝本身外，只需要幾個(gè)元件。任何降壓型μModule穩(wěn)壓器也可用于輕松產(chǎn)生負(fù)電壓解決方案，同時(shí)保留μModule穩(wěn)壓器固有的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)和低元件數(shù)優(yōu)勢(shì)。

負(fù)電壓輸出的三個(gè)步驟

下面的三個(gè)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)步驟將降壓拓?fù)滢D(zhuǎn)換為反相降壓-升壓拓?fù)?，產(chǎn)生負(fù)輸出軌。

連接μ模塊穩(wěn)壓器的V外引腳連接到系統(tǒng)接地 （PGND）。這就產(chǎn)生了反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器所需的接地電感配置。

通過(guò)在μModule穩(wěn)壓器的V之間連接輸入電源為轉(zhuǎn)換器供電在引腳和 PGND。

μModule 穩(wěn)壓器的 GND 引腳現(xiàn)在變?yōu)樨?fù)輸出軌 （–V外).負(fù)載連接在此負(fù)輸出和PGND之間。

如圖1（a）的標(biāo)準(zhǔn)降壓配置所示，只需幾個(gè)輸入和輸出電容器即可使用μModule穩(wěn)壓器（如LTM4601）產(chǎn)生一個(gè)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(pán)連接到其相應(yīng)的電壓，即V外焊盤(pán)連接到外部 V 形外，并且接地焊盤(pán)連接到外部接地。如果外部連接更改為圖1（b）所示的配置，降壓μModule穩(wěn)壓器將變?yōu)榉聪嘟祲?升壓轉(zhuǎn)換器。此處為μModule穩(wěn)壓器的V外焊盤(pán)連接到外部 GND，而 GND 焊盤(pán)變?yōu)樨?fù) V外.因此，μModule穩(wěn)壓器GND指的是–V外.

圖1.只需更改幾次連接，即可將降壓μ模塊穩(wěn)壓器（a）轉(zhuǎn)換為負(fù)輸出電壓穩(wěn)壓器（b）

控制信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換

由于接地電平（PGND和GND）的差異，配置控制電路需要比功率級(jí)更多的考慮。μModule穩(wěn)壓器參考相對(duì)于其自身GND引腳的引腳電壓，但它提供的輸出軌電壓相對(duì)于系統(tǒng)接地（PGND）。在這種配置中，將任何PGND參考的外部控制信號(hào)（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外).

圖2.μModule穩(wěn)壓器的輸入信號(hào)必須從參考的電源地電平轉(zhuǎn)換至參考的VOUT電源地

下面的電路示例顯示了如何對(duì)系統(tǒng)接地參考信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)RUN、PGOOD和TRACK引腳的兼容性。

運(yùn)行電平轉(zhuǎn)換

RUN 引腳輸入允許通過(guò)向引腳施加使能信號(hào)來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉 μModule 穩(wěn)壓器。在許多情況下，可以通過(guò)存在V來(lái)啟用模塊在在 RUN 引腳和 V 之間使用上拉電阻在，但如果 RUN 引腳要通過(guò)外部 PGND 參考信號(hào)進(jìn)行控制，則需要額外考慮。

首先想象一下，如果我們應(yīng)用PGND參考的使能信號(hào)（V英文） 直接連接到負(fù)轉(zhuǎn)換器的 RUN 引腳，無(wú)需使用電平轉(zhuǎn)換電路。由于μModule穩(wěn)壓器在其RUN引腳上看到的電壓為V英文+ |–V外|，那么（取決于設(shè)定的輸出電壓）我們可能會(huì)超過(guò)引腳的絕對(duì).max額定電壓（并導(dǎo)致器件損壞）。此外，一旦μModule穩(wěn)壓器導(dǎo)通，使能信號(hào)可能不夠低，無(wú)法關(guān)閉μModule穩(wěn)壓器。因此，我們需要一個(gè)電路將PGND參考的使能信號(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PGND參考的使能信號(hào)，并將其電平降低到適合RUN引腳的電壓電平。在電路中，當(dāng)使能信號(hào)為高電平時(shí)，PNP晶體管Q1導(dǎo)通，產(chǎn)生Rb、Rc的偏置電流，使RUN引腳電壓高于其閾值并打開(kāi)μModule穩(wěn)壓器。RUN 引腳最大電壓由 D1 箝位，以防止超過(guò)引腳的絕對(duì).max額定值。當(dāng)使能信號(hào)為低電平時(shí)，Q1關(guān)斷，電阻R3將RUN引腳放電至其門(mén)限以下，以關(guān)斷μModule穩(wěn)壓器。注意電阻R3和/或齊納D1可能已經(jīng)包含在μModule穩(wěn)壓器封裝內(nèi)部，有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)數(shù)據(jù)手冊(cè)。

圖3.電平轉(zhuǎn)換使能電路

圖 4 示出了在負(fù)輸出配置中與 LTM4609 一起使用的 RUN 引腳電平轉(zhuǎn)換電路的設(shè)置。V在= 10V， –V外= –12V @ 2A。

圖4.具有電平轉(zhuǎn)換使能電路的 LTM4609

PGOOD電平轉(zhuǎn)換

PGOOD輸出引腳指示μModule穩(wěn)壓器輸出電壓是否在穩(wěn)壓范圍內(nèi)（PGOOD高電平）或是否在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)（PGOOD低電平）。模塊 PGOOD 引腳內(nèi)部是一個(gè)漏極開(kāi)路 MOSFET，因此需要一個(gè)上拉電阻來(lái)調(diào)節(jié)偏置電壓。如果要在負(fù)輸出配置中使用PGOOD功能，則μModule穩(wěn)壓器看到的PGOOD信號(hào)必須適當(dāng)?shù)仉娖睫D(zhuǎn)換至PGND參考信號(hào)，以便在系統(tǒng)中進(jìn)一步使用。

首先想象一下，如果我們直接使用模塊的PGOOD輸出信號(hào)，沒(méi)有任何電平轉(zhuǎn)換電路，會(huì)發(fā)生什么。采用 PGND 參考上拉電源 （VS），因?yàn)槟K在其 PGOOD 引腳上看到的最大電壓為 VS+ |–V外|，則（取決于設(shè)定的輸出電壓）可以超過(guò)引腳的 abs.max 額定值。同樣在此設(shè)置中，當(dāng)模塊PGOOD引腳信號(hào)低時(shí)，相對(duì)于PGND的PGOOD信號(hào)可能不適合在系統(tǒng)中使用（即PGOOD低信號(hào)電平<系統(tǒng)接地電位）。我們需要一個(gè)電路將模塊的PGOOD信號(hào)轉(zhuǎn)換為PGND參考信號(hào)，以便在系統(tǒng)中進(jìn)一步使用。

圖5中的簡(jiǎn)單電路采用μModule穩(wěn)壓器的GND引腳參考PGOOD信號(hào)，并將其電平轉(zhuǎn)換至PGND參考信號(hào)PGOOD2，適合在系統(tǒng)中進(jìn)一步使用。在電路中，當(dāng)模塊輸出PGOOD高信號(hào)時(shí)，PMOS M4關(guān)閉，R2將PGOOD2拉高至電源電壓Vs.齊納二極管D1保護(hù)PGOOD引腳不超過(guò)其絕對(duì).max額定值。當(dāng)模塊輸出PGOOD低信號(hào)時(shí)，M4接通并將PGOOD2拉低至系統(tǒng)地。請(qǐng)注意，如果 VS+ |–V外|< PGOOD abs.max.

圖5.PGOOD電平轉(zhuǎn)換電路

下面示出了在負(fù)輸出配置中與 LTM4618 一起使用的 PGOOD 引腳電平轉(zhuǎn)換電路的設(shè)置。V在= 12V， –V外= –5V @ 3A。

圖6.具有 PGOOD 電平轉(zhuǎn)換電路的 LTM4618

軌道電平轉(zhuǎn)換

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頻版本）饋送到從μModule穩(wěn)壓器的TRACK引腳來(lái)跟蹤另一個(gè)電源軌的輸出電壓斜坡。每個(gè)μModule穩(wěn)壓器的內(nèi)部控制器看到的TRACK引腳電壓與其μModule GND引腳相關(guān)，但在要配置兩個(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引腳可能處于不同的電位。主機(jī)和從機(jī)GND引腳電位的差異意味著主機(jī)提供的跟蹤信號(hào)不能直接施加到從機(jī)的跟蹤引腳上。在這些類型的應(yīng)用中，需要額外考慮以確保從相看到來(lái)自主相的正確參考跟蹤信號(hào)。

在圖7的簡(jiǎn)單電路中，主器件μModule的GND引腳參考跟蹤信號(hào)（Vo1Div – negVo1）提供給差分放大器的輸入端。差分放大器由一個(gè)電源供電，該電源以從機(jī)μModule穩(wěn)壓器的GND引腳為基準(zhǔn)（在本例中，它由從機(jī)自己的INTVC穩(wěn)壓器供電）。由于放大器以從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。然后將放大器的輸出信號(hào)施加到從機(jī)的TRACK引腳，允許從器件跟蹤主站輸出軌電壓的移動(dòng)。

圖7.軌道電平轉(zhuǎn)換使能電路

圖 8 示出了兩個(gè) LTM4618 μModule 穩(wěn)壓器的跟蹤性能，這些穩(wěn)壓器采用跟蹤引腳電平轉(zhuǎn)換電路，配置為負(fù)輸出配置。V在= 12V， –V輸出1= –5V @ 2A， –V輸出2= –2V @ 2A。

圖8.針對(duì)負(fù)電壓的 LTM4618 跟蹤外

結(jié)論

μModule穩(wěn)壓器允許設(shè)計(jì)人員幾乎毫不費(fèi)力地產(chǎn)生負(fù)輸出應(yīng)用，就像正輸出應(yīng)用一樣。事實(shí)上，任何標(biāo)準(zhǔn)的降壓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)了因電源接地和μModule GND （–V）之間的相對(duì)接地電平差異而產(chǎn)生的控制電路設(shè)計(jì)考慮因素。

審核編輯：郭婷