设计与开发

单片机负电压 负电压是怎么产生的?(电路原理)

小编 2024-11-24 设计与开发 23 0

负电压是怎么产生的?(电路原理)

负电压的产生电路图原理

在电子电路中我们常常需要使用负电压,比如说我们在使用运放的时候常常需要建立一个负电压。下面就简单的以正5V电压到负电压5V为例说一下它的电路。

通常需要使用负电压时一般会选择使用专用的负压产生芯片,但这些芯片都比较贵,比如ICL7600,LT1054等。差点忘了MC34063了,这个芯片使用的最多了,关于34063的负压产生电路这里不说了,在datasheet中有的。下面请看我们在单片机电子电路中常用的两种负电压产生电路。

现在的单片机有很多都带有了PWM输出,在使用单片机的时候PWM很多时候是没有用到的,用它辅助产生负压是不错的选择。

上面的电路是一个最简单的负压产生电路了。使用的原件是最少的了,只需要给它提供1kHz左右的方波就可以了,相当简单。这里需要注意这个电路的带负载能力是很弱的,同时在加上负载后电压的降落也比较大。

由于上面的原因产生了下面的这个电路:

负电压产生电路分析

电压的定义:电压(voltage),也称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功,电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

说白了就是:某个点的电压就是相对于一个参考点的电势之间的差值。V某=E某-E参。一般把供电电源负极当作参考点。电源电压就是Vcc=E电源正-E电源负。

想产生负电压,就让它相对于电源负极的电势更低即可。要想更低,必须有另一个电源的介入,根本原理都是利用两个电源的串联。电源2正极串联在参考电源1的负极后,电源2负极就是负电压了。

一个负电压产生电路:利用电容充电等效出一个新电源,电容串联在GND后,等效为电源2,则产生负电压。

1、电容充电:当PWM为低电平时,Q2打开,Q1关闭,VCC通过Q2给C1充电,充电回路是VCC-Q2-C1-D2-GND,C1上左正右负。

2、电容C1充满电。

3、电容C1作为电源,C1高电势极串联在参考点。C1放电,从C2续流,产生负电压。

当PWM为低电平时,Q2关闭,Q1打开,C1开始放电,放电回路是C1-C2-D1,这实际上也是对C2进行充电的过程。C2充好电后,下正上负,如果VCC的电势为5点几伏,就可以输出-5V的电压了。

产生负电压(-5V)的方案

7660和MAX232输出能力有限,做示波器带高速运放很吃力,所以也得用4片并联的方式扩流。

第一版是7660两片并联的。

用普通的DC/DC芯片都可以产生负电压,且电压精确度同正电压一样,驱动能力也很强,可以达到300mA以上。

一般的开关电源芯片都能产生负电压,实在不行用开关电源输出的PWM去推电荷泵,也可以产生较大的电流,成本也很低,不知纹波要求多少,电荷泵用LC滤波之后纹波相当小的。7660是电荷泵,所以电流很小。

整个示波器的设计,数字电源的+5V和模拟电源的+5V是分开供电的,但是数字地和模拟地应该怎么处理呢?

数字地和模拟地是一定要连在一起的,不然电路没法工作。

数字部分的地返回电流不能流过模拟部分地,两个地应该在稳定的地参考点连在一起。

负电压的意义

1、人为规定。例如电话系统里是用-48V来供电的,这样可以避免电话线被电化学腐蚀。当然了,反着接电话也是可以工作的,无非是电压参考点变动而已。

2、通讯接口需要。例如RS232接口,就必须用到负电压。-3V~-15V表示1,+3~+15V表示0。这个是当初设计通讯接口时的协议,只能遵守咯。PS:MAX232之类的接口芯片自带电荷泵,可以自己产生负电压。

3、为(非轨到轨)运放提供电源轨。老式的运放是没有轨到轨输入/输出能力的,例如OP07,输入电压范围总是比电源电压范围分别小1V,输出分别小2V。这样如果VEE用0V,那么输入端电压必须超过1V,输出电压不会低于2V。这样的话可能会不满足某些电路的设计要求。为了能在接近0V的输入/输出条件下工作,就需要给运放提供负电压,例如-5V,这样才能使运放在0V附近正常工作。不过随着轨到轨运放的普及,这种情况也越来越少见了。

4、这个比较有中国特色,自毁电路。一般来说芯片内部的保护电路对于负电压是不设防的,所以只要有电流稍大,电压不用很高的负电压加到芯片上,就能成功摧毁芯片。

负电压电路(原理分析)

负电压的产生电路图原理

在电子电路中我们常常需要使用负电压,比如说我们在使用运放的时候常常需要建立一个负电压。下面就简单的以正5V电压到负电压5V为例说一下它的电路。

通常需要使用负电压时一般会选择使用专用的负压产生芯片,但这些芯片都比较贵,比如ICL7600,LT1054等。差点忘了MC34063了,这个芯片使用的最多了,关于34063的负压产生电路这里不说了,在datasheet中有的。下面请看我们在单片机电子电路中常用的两种负电压产生电路。

现在的单片机有很多都带有了PWM输出,在使用单片机的时候PWM很多时候是没有用到的,用它辅助产生负压是不错的选择。

上面的电路是一个最简单的负压产生电路了。使用的原件是最少的了,只需要给它提供1kHz左右的方波就可以了,相当简单。这里需要注意这个电路的带负载能力是很弱的,同时在加上负载后电压的降落也比较大。

由于上面的原因产生了下面的这个电路:

负电压产生电路分析

电压的定义:电压(voltage),也称作电势差或电位差,是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功,电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。

说白了就是:某个点的电压就是相对于一个参考点的电势之间的差值。V某=E某-E参。一般把供电电源负极当作参考点。电源电压就是Vcc=E电源正-E电源负。

想产生负电压,就让它相对于电源负极的电势更低即可。要想更低,必须有另一个电源的介入,根本原理都是利用两个电源的串联。电源2正极串联在参考电源1的负极后,电源2负极就是负电压了。

一个负电压产生电路:利用电容充电等效出一个新电源,电容串联在GND后,等效为电源2,则产生负电压。

1、电容充电:当PWM为低电平时,Q2打开,Q1关闭,VCC通过Q2给C1充电,充电回路是VCC-Q2-C1-D2-GND,C1上左正右负。

2、电容C1充满电。

3、电容C1作为电源,C1高电势极串联在参考点。C1放电,从C2续流,产生负电压。

当PWM为低电平时,Q2关闭,Q1打开,C1开始放电,放电回路是C1-C2-D1,这实际上也是对C2进行充电的过程。C2充好电后,下正上负,如果VCC的电势为5点几伏,就可以输出-5V的电压了。

产生负电压(-5V)的方案

7660和MAX232输出能力有限,做示波器带高速运放很吃力,所以也得用4片并联的方式扩流。

第一版是7660两片并联的。

用普通的DC/DC芯片都可以产生负电压,且电压精确度同正电压一样,驱动能力也很强,可以达到300mA以上。

一般的开关电源芯片都能产生负电压,实在不行用开关电源输出的PWM去推电荷泵,也可以产生较大的电流,成本也很低,不知纹波要求多少,电荷泵用LC滤波之后纹波相当小的。7660是电荷泵,所以电流很小。

整个示波器的设计,数字电源的+5V和模拟电源的+5V是分开供电的,但是数字地和模拟地应该怎么处理呢?

数字地和模拟地是一定要连在一起的,不然电路没法工作。

数字部分的地返回电流不能流过模拟部分地,两个地应该在稳定的地参考点连在一起。

负电压的意义

1、人为规定。例如电话系统里是用-48V来供电的,这样可以避免电话线被电化学腐蚀。当然了,反着接电话也是可以工作的,无非是电压参考点变动而已。

2、通讯接口需要。例如RS232接口,就必须用到负电压。-3V~-15V表示1,+3~+15V表示0。这个是当初设计通讯接口时的协议,只能遵守咯。PS:MAX232之类的接口芯片自带电荷泵,可以自己产生负电压。

3、为(非轨到轨)运放提供电源轨。老式的运放是没有轨到轨输入/输出能力的,例如OP07,输入电压范围总是比电源电压范围分别小1V,输出分别小2V。这样如果VEE用0V,那么输入端电压必须超过1V,输出电压不会低于2V。这样的话可能会不满足某些电路的设计要求。为了能在接近0V的输入/输出条件下工作,就需要给运放提供负电压,例如-5V,这样才能使运放在0V附近正常工作。不过随着轨到轨运放的普及,这种情况也越来越少见了。

4、这个比较有中国特色,自毁电路。一般来说芯片内部的保护电路对于负电压是不设防的,所以只要有电流稍大,电压不用很高的负电压加到芯片上,就能成功摧毁芯片。

硬件笔记本,一起学习电路设计、PCB设计、仿真、调试以及EMC知识

更多干货文章请点击关注:

搞懂元器件,就搞懂了电路的一半

一起学习吧:

硬件笔记本|加群

声明:本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立,推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有,如有侵权,联系删除。

相关问答

单片机电压 ?

1、单片机1:高电平:2V--5V;2、单片机0:低电平:0V--0.8V;3、中间的一段电压是不可以出现的;但可以跳过。4、如果单片机供电电压是DC5v,那么一般高电平...1...

如何用 单片机 测量 电压 ,要用到什么材料?

1、先将输入的电压衰减一定的倍数,即衰减到0-5V范围内。衰减电路采用RC衰减器,即RC并联后再串联。选择合适的R、C参数。2、设置电压跟随电路。这个电路只要是...

什么芯片可以提高 单片机 输出 电压 ?

答:芯片可以提高单片机输出电压是用CS5171来实现你要求的功能。CS5171具有升压、降压、输出反相、对称正负双电压输出等多种功能,输入电压的范围也很宽,从+2...

单片机 输出 电压 有24V吗?

不行。明确单片机不能直接输出24V电压。单片机的输出电压通常在5V以下,甚至有些是只有几毫伏,如果需要输出高电压,需要使用电平转换电路或者驱动芯片。电平转...

单片机 P口输出 电压 是几V的,怎么带不起一个5V的电路?

输出电平是5V没有错,但是IO的驱动能力是有限的,如果负载电流需求太大需要外加驱动电路,如果是最新的增强型的话可以开启强推模式(推挽输出)可以驱动不超过20mA...

单片机 用6V电源供电会不会烧啊?

这个要看你使用的单片机是什么型号,你可以查看你选用型号的单片机的PDF,上面会有单片机的最大工作电压,如果在工作电压范围内的话就不会烧。可以到www.datas...

单片机 可以5v供电吗?

答单片机可以5v供电的因为5V来自于TTL电平,5为True,0即为False,之后用了压降更低的PN节,3v和5v一般出现在信号电路或者单片机等vcc供电大多数芯片都是5V的TTL...

单片机电压 不稳定后果?

电压不稳的现象会导致单片机的硬件发生损坏,直接影响是对硬盘,其次是电源部分(包括主板上的电源部分),电压过高特别是瞬间高压的情况下,不只是烧掉一个电源的...

单片机 定时5ms触发可控硅,按理说应该只有110v 电压 ,为什么 电压 降不下来?

我来给题主分析分析这个可控硅的触发问题吧,先谢谢大家的关注和点赞交流电的电压和频率在各个国家是有所不同的,比如中国是220V/50Hz,美国是110V/60Hz,如果...

猜你喜欢