【導讀】線性μModule穩(wěn)壓器非常適用于負載點電源，因為它們易于插入，緊湊，一體化設計。它們只需很少的工程工作就能適應狹小的空間 - 除了μModule封裝本身之外，只需要幾個組件。任何降壓型μModule穩(wěn)壓器都可以用來毫不費力地生成負電壓解決方案，同時保留μModule穩(wěn)壓器固有的常規(guī)簡單設計和低元件數(shù)量優(yōu)勢。
介紹
線性μModule穩(wěn)壓器非常適用于負載點電源，因為它們易于插入，緊湊，一體化設計。它們只需很少的工程工作就能適應狹小的空間 - 除了μModule封裝本身之外，只需要幾個組件。任何降壓型μModule穩(wěn)壓器都可以用來毫不費力地生成負電壓解決方案，同時保留μModule穩(wěn)壓器固有的常規(guī)簡單設計和低元件數(shù)量優(yōu)勢。
負電壓輸出的三個步驟
以下三個簡單的設計步驟將降壓拓撲轉換為反相降壓 - 升壓拓撲，產(chǎn)生負輸出電壓軌。
將μModule穩(wěn)壓器的V OUT引腳連接至系統(tǒng)地（PGND）。這創(chuàng)建了反相降壓 - 升壓轉換器所需的接地電感配置。
通過連接μModule穩(wěn)壓器的V IN引腳和PGND 之間的輸入電源為轉換器供電。
μModule穩(wěn)壓器的GND引腳現(xiàn)在變?yōu)樨撦敵鲭妷很墸?V OUT）。負載連接在負輸出和PGND之間。
如圖1（a）的標準降壓配置所示，使用μModule穩(wěn)壓器（如LTM4601）需要少量輸入和輸出電容來生成功能齊全的降壓型DC / DC轉換器。在這種配置中，μModule穩(wěn)壓器的輸出焊盤連接到它們相應的電壓，即V OUT焊盤連接到外部V OUT，GND焊盤連接到外部GND。如果外部連接更改為圖1（b）所示的配置，則降壓型μModule穩(wěn)壓器將成為反相降壓 - 升壓型轉換器。這里μModule穩(wěn)壓器的V OUT焊盤連接到外部GND，而GND焊盤成為負V OUT。因此μModule調(diào)節(jié)器GND指的是-VOUT。
圖1.僅僅幾個連接變化將一個降壓μModule穩(wěn)壓器（a）轉換為一個負輸出穩(wěn)壓器（b）
電平轉換控制信號
由于接地電平（PGND和GND）的不同，配置控制電路需要比功率級更多考慮。μModule穩(wěn)壓器參考其自身GND引腳的引腳電壓，但其提供的輸出電壓是相對于系統(tǒng)地（PGND）的。在此配置中，要將任何PGND參考的外部控制信號（例如RUN，TRACK，PGOOD等）傳送到μModule穩(wěn)壓器，需要將信號轉換為μModule穩(wěn)壓器的接地參考GND（-V OUT）。
圖2.μModule穩(wěn)壓器的輸入信號必須從電源地電平轉換為-VOUT參考電平
下面的電路示例顯示了如何對RUN，PGOOD和TRACK引腳兼容性的系統(tǒng)接地參考信號進行電平轉換。
運行電平轉換
通過向引腳施加使能信號，RUN引腳輸入允許μModule穩(wěn)壓器打開和關閉。在很多情況下，模塊可以通過V IN和RUN引腳和V IN之間的上拉電阻使能，但是如果RUN引腳要通過外部PGND參考信號控制，則需要額外考慮。
想象一下，如果我們將PGND參考使能信號（V EN）直接應用于負轉換器的RUN引腳而不使用電平轉換電路，會發(fā)生什么情況。由于μModule穩(wěn)壓器在其RUN引腳上看到的電壓為V EN + | -V OUT |，因此（取決于設定的輸出電壓），我們可能會超出引腳的絕對值。最大。額定電壓（并導致零件損壞）。另外，一旦μModule穩(wěn)壓器打開，使能信號可能不足以關閉μModule穩(wěn)壓器。因此，我們需要一個電路將PGND參考使能信號轉換為適合μModule穩(wěn)壓器RUN引腳的電平。
圖3中的簡單電路采用基于PGND的使能信號，電平將其降低到適合RUN引腳的電壓電平。在使能信號為高電平的電路中，PNP晶體管Q1導通，產(chǎn)生一個具有Rb，Rc的偏置電流，使RUN引腳電壓高于其閾值，并開啟μModule穩(wěn)壓器。D1引腳的最大電壓被鉗位，以防止超過引腳的絕對值。最大額定值。當使能信號為低電平時，Q1關閉，電阻R3將RUN引腳放電至閾值以下，以關閉μModule穩(wěn)壓器。注意μModule穩(wěn)壓器封裝內(nèi)部可能已包含電阻R3和/或齊納二極管D1，詳情請參閱數(shù)據(jù)表。
圖3.電平轉換使能電路
圖4顯示了LTM4609在負輸出配置中使用的RUN引腳電平轉換電路的設置。V IN = 10V，-V OUT = -12V @ 2A。
圖4.具有電平轉換使能電路的LTM4609
PGOOD等級轉換
PGOOD輸出引腳指示μModule穩(wěn)壓器輸出電壓是否處于穩(wěn)壓（PGOOD高電平）范圍內(nèi)（PGOOD低電平）。模塊內(nèi)部PGOOD引腳是開漏MOSFET，因此需要一個上拉電阻來提供偏置電壓。如果要在負輸出配置中使用PGOOD功能，μModule穩(wěn)壓器看到的PGOOD信號必須適當?shù)仉娖揭苿拥絇GND參考信號，以供系統(tǒng)進一步使用。
想象一下，如果我們直接使用模塊的PGOOD輸出信號而沒有任何電平轉換電路，會發(fā)生什么情況。由于PGOOD引腳上的PGND參考上拉電源（V S），因為模塊在其PGOOD引腳上的最大電壓為V S + | -V OUT |，所以（取決于設置的輸出電壓）引腳的絕對電壓。最大額定值可以被超過。同樣在此設置中，當模塊PGOOD引腳信號為低電平時，PGOOD信號相對于PGND可能不適合在系統(tǒng)中使用（即PGOOD低電平信號電平
圖5中的簡單電路將μModule穩(wěn)壓器的GND引腳作為PGOOD信號，并將其電平轉換為PGND參考信號PGOOD2，該信號適用于系統(tǒng)的進一步使用。在電路中，當模塊輸出一個PGOOD高電平信號時，PMOS M4關閉，R2將PGOOD2拉高以提供電壓Vs. 齊納二極管D1保護PGOOD引腳不超過其絕對值。最大。評分。當模塊輸出PGOOD低電平信號時，M4打開并將PGOOD2拉低至系統(tǒng)地。請注意，如果V S + | -V OUT | 可以省略齊納二極管D1
圖5. PGOOD電平轉換電路
下面舉例說明在負輸出配置中使用LTM4618時PGOOD引腳電平轉換電路的設置。V IN = 12V，-V OUT = -5V @ 3A。
圖6.具有PGOOD電平轉換電路的LTM4618
跟蹤電平偏移
TRACK引腳輸入允許μModule穩(wěn)壓器通過將跟蹤信號（即，主μModule穩(wěn)壓器的輸出電壓軌的分壓版本）提供給從μModule穩(wěn)壓器的TRACK引腳來跟蹤另一電源軌的輸出電壓斜坡。每個μModule穩(wěn)壓器內(nèi)部控制器所看到的TRACK引腳電壓與其μModuleGND引腳相關，但在需要配置兩個負輸出轉換器進行跟蹤的應用中，μModule穩(wěn)壓器的GND引腳可以處于不同的電位。主和從GND引腳電位差異意味著主設備提供的跟蹤信號不能直接施加到從設備的跟蹤引腳。在這些類型的應用中，需要額外的考慮以確保從機相位能夠看到來自主機相位的正確參考的跟蹤信號。
在圖7中的簡單電路中，主微控制器的GND引腳參考跟蹤信號（Vo1Div - negVo1）提供給差分放大器的輸入。差分放大器由一個電源供電，該電源參考從模塊μModule穩(wěn)壓器的GND引腳（在這種情況下，它由從模塊自己的INTVCC穩(wěn)壓器供電）。由于放大器以從模塊μModule穩(wěn)壓器的GND引腳為基準，因此其輸出信號是輸入跟蹤信號的電平轉換版本，正確參考從器件的GND引腳。然后放大器的輸出信號被施加到從機的TRACK引腳，允許從機跟蹤主機輸出軌電壓的移動。
圖7.軌道電平轉換啟用電路
圖8顯示了使用跟蹤引腳電平轉換電路配置為負輸出配置的兩個LTM4618μModule穩(wěn)壓器的跟蹤性能。V IN = 12V，-V OUT1 = -5V @ 2A，-V OUT2 = -2V2A。
圖8.負向V OUT的 LTM4618跟蹤
結論
μModule穩(wěn)壓器使設計人員能夠像正面產(chǎn)品一樣毫不費力地生產(chǎn)負輸出應用。實際上，任何標準降壓型μModule穩(wěn)壓器演示板都可以輕松配置為負輸出應用。本文總結了電源地和μModuleGND（-V OUT）之間的相對地電平差異引起的控制電路設計考慮因素。
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