¿Cuál es la manera más indolora de obtener una fuente de alimentación de voltaje negativo de alta corriente de un positivo?

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Estoy diseñando una placa de DSP y DAC de audio, y en la sección analógica, estoy usando opamps que toman la señal de audio diferencial y la convierten en una salida de un solo extremo. Debido a que las señales son de CA, obviamente oscilan por debajo de cero, por lo que necesitaré una fuente de alimentación de más / menos. Tenga en cuenta que soy un experto en software y solo lo hago como pasatiempo, no como diseñador de hardware profesional.

He estado investigando en Internet durante aproximadamente una semana, buscando soluciones. Hasta ahora, he encontrado:

Bombas de carga : son asombrosas si no fuera por el hecho de que solo suministran un máximo de 100 mA. Conducir 16 opamps de audio necesitará más corriente que eso.

Inversor Buck / Boost Esto apesta. Requieren circuitos complejos y apenas pueden suministrar una salida de corriente más alta que las bombas de carga. Para mí, esta es la solución grande y fea.

Topología Cuk No tengo suficiente experiencia en electrónica de potencia para comprender completamente los mecanismos para este, pero aún requiere varios inductores y algunos circuitos de circuitos externos. También están limitados en su producción actual en su mayor parte.

Módulos de potencia Esto sería una solución de conexión rápida, pero elimina la diversión del bricolaje, sin mencionar que son bastante grandes y ocupan mucho espacio en el tablero.

He visto algunas configuraciones donde hay una especie de arreglo de diodos "medio rectificador" que se utiliza para generar un suministro negativo, pero no lo entiendo.

Si alguien con suficiente experiencia en electrónica puede explicarme una solución fácil de implementar y comprender para generar un suministro de voltaje negativo, sería fantástico. Aquí están mis restricciones:

  • Mi voltaje de entrada es 12V.
  • Quiero que mi voltaje de salida esté entre -12 y -15v (cualquier valor que haga)
  • Quiero 1 A salida actual.
  • Quiero mínimo componentes externos. Unos pocos están bien, máximo un inductor.
  • No se preocupa por las ondulaciones, el ruido, el aislamiento, las características de temperatura o cualquier otra cosa.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
pregunta darksky

6 respuestas

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El SMPS inversor parece ser el más apropiado

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Cuando Q1 está activado, la corriente en L1 se acumula, almacenando energía en él. Cuando Q1 se apaga, la corriente continúa fluyendo hacia L1, y tiene que extraer esta corriente de D1, sacando la carga de C1, así que hágala pasar a un voltaje negativo. La corriente L1 cae durante esta fase, ya que la tensión a través de ella es negativa.

Este tipo de circuito proporcionará amperios, incluso 10 amperios. Puede utilizar un p-BJT o un p-FET para Q1.

El control consiste en detectar el voltaje de salida y cambiar / detener el interruptor de encendido.

Los sospechosos habituales, Analog Devices, Texas, Linear y Maxim, tienen partes integradas de control de la fuente de alimentación que pueden configurarse para funcionar en esta topología, si no desea construirlas desde cero.

Para una aplicación particular de alta carga o baja ondulación, puede conectar en paralelo dos de estos convertidores accionados en antifase, o incluso más convertidores accionados en diferentes fases, para obtener una forma de onda de suministro de corriente más suave en el filtro de salida.

    
respondido por el Neil_UK
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Puede usar un LM2596 antiguo para hacer un suministro de -12 V, con al menos 10 V en su interior debería poder obtener aproximadamente 1A a 12 V (se muestra el esquema de la versión de 5 V).

Sigalainformacióndediseñoqueseencuentraenla hoja de datos de la carta y debería estar bien. En particular, asegúrese de que el inductor cumpla con los requisitos y que se sigan las recomendaciones de diseño de PCB.

La protección para una fuente de sistema eléctrico automotriz es adicional, y no lo estoy cubriendo aquí.

Personalmente, definitivamente consideraría usar un convertidor DC-DC aislado de 12-15W para el riel negativo. Simplemente conecte la salida para obtener una polaridad negativa (y coloque un diodo a través de ella para evitar la polarización inversa como D3 anterior).

    
respondido por el Spehro Pefhany
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La forma menos dolorosa de alimentar la electrónica analógica con rieles de + -15 V a 1 A es obtener un convertidor DC-DC con una potencia total de + -15 V, 30 W. Los convertidores aislados están bien, debe verificar si hay ondulaciones o filtrarlas con un LDO adicional. Pruebe Digi-Key, algo como "Mean Well" DKA30A-15, o muchos similares.

    
respondido por el Ale..chenski
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A partir de su 12v, cree una media baranda, 2 resistencias más simples. Acoplar capacitivamente la entrada para eliminar el swing de CC por debajo de 0. Sube la entrada del opamp (después del límite) a 6v. Su salida oscilará entre 0 y 12 puntos alrededor del punto 6v.

    
respondido por el anon
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Si realmente SOLO usa el -12V y la conexión a tierra en su dispositivo (y no el otro + 12V también), simplemente puede usar el dispositivo -12 V, conectarlo a tierra y la conexión a tierra del dispositivo conectado a +12. Así que tienes poder invertido. Pero asegúrese de que esto solo funciona si necesita -12 V y tierra y NADA MÁS. Extra: no se necesitan componentes adicionales.

    
respondido por el Jesko
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Si tuviera un suministro de 24 V, podría usar una toma central o un divisor de voltaje para obtener rieles de 0 V, 12 V y 24 V cuyo nombre cambia a -12 V, 0 V y 12 V.

También puede hacer esto utilizando 2 suministros independientes de 12V aislados y conectando el + de uno al - del otro:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Esto le permite dimensionar cada suministro en consecuencia si el riel de 0 a 12V necesita más potencia que el riel de -12 a 12V.

    
respondido por el ratchet freak

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