在許多工業(yè)、通信及汽車電子系統(tǒng)中，信號(hào)鏈電路往往需要正負(fù)雙電源供電（如±5 V或±15 V），以滿足運(yùn)算放大器、ADC/DAC、傳感器接口等器件的輸入動(dòng)態(tài)范圍要求。此外，在碳化硅（SiC）功率器件的柵極驅(qū)動(dòng)中，也常需要負(fù)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)快速關(guān)斷和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。?uk拓?fù)湟蚱浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、噪聲較低，成為從正輸入電壓生成負(fù)輸出電壓的理想選擇。

一、?uk拓?fù)浠驹砼c特點(diǎn)

?uk拓?fù)涫且环N非隔離型DC-DC變換器，其核心結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)電感（L1、L2）、一個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管（S1）、一個(gè)二極管（D1）和一個(gè)耦合電容（C1）。該拓?fù)溆直环Q為“2L反相拓?fù)洹保驗(yàn)樗ㄟ^(guò)兩個(gè)電感實(shí)現(xiàn)了輸入與輸出之間的能量傳遞，并將輸出電壓反相。

工作模式簡(jiǎn)析：

開(kāi)關(guān)導(dǎo)通階段：輸入電流流經(jīng)L1為C1充電，同時(shí)L2釋放儲(chǔ)能至負(fù)載；

開(kāi)關(guān)關(guān)斷階段：L1通過(guò)D1續(xù)流向C1放電，L2則繼續(xù)向負(fù)載提供電流；

整個(gè)過(guò)程中，C1作為能量傳輸媒介，使輸出電壓反相于輸入電壓。

相比其他負(fù)電壓生成方案（如反激、電荷泵），?uk拓?fù)渚哂幸韵聝?yōu)勢(shì)：

輸入與輸出均為連續(xù)電流，降低傳導(dǎo)EMI；

熱回路面積小，有利于抑制高頻噪聲；

可實(shí)現(xiàn)升壓或降壓功能，輸出電壓調(diào)節(jié)靈活。

二、關(guān)鍵元件選型與布局要點(diǎn)

1. 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC選型

選擇支持負(fù)電壓反饋的控制器或集成開(kāi)關(guān)IC是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。例如 LT8330 是一款適用于?uk拓?fù)涞母咝龎嚎刂破鳎渚邆淙缦绿匦裕?/p>

支持輸入電壓范圍：3 V 至 40 V；

集成1 A、60 V MOSFET開(kāi)關(guān)；

特有FBX引腳，可兼容正/負(fù)電壓反饋；

固定2 MHz開(kāi)關(guān)頻率，支持高密度設(shè)計(jì)；

超低靜態(tài)電流（IQ = 6 μA）；

封裝緊湊，適合車載與便攜設(shè)備。

2. 熱回路布局優(yōu)化

盡管?uk拓?fù)浔旧砭哂休^低噪聲特性，但熱回路（由開(kāi)關(guān)S1、二極管D1和耦合電容C1組成）仍是電磁干擾的主要來(lái)源。為減小寄生電感和輻射噪聲，建議采用以下布局策略：

S1、D1、C1應(yīng)盡可能靠近IC的對(duì)應(yīng)引腳；

使用短而寬的走線連接這些元件；

地平面保持完整，避免分割造成環(huán)路增大；

多層PCB中優(yōu)先將熱回路布置在同一層，減少過(guò)孔引入的電感。

三、典型電路設(shè)計(jì)示例

圖1所示為基于LT8330的?uk穩(wěn)壓器電路，輸入為12 V，輸出為–15 V，輸出電流能力可達(dá)100 mA以上。其主要參數(shù)配置如下：

圖1

L1、L2：各為10 μH；

C1：陶瓷電容，1 μF；

D1：肖特基二極管，耐壓≥60 V；

輸出濾波：π型濾波（10 μF + 10 Ω + 10 μF）；

反饋分壓電阻：根據(jù)–15 V設(shè)定FBX參考電壓。

該電路工作于固定頻率PWM模式，也可啟用Burst Mode?以提升輕載效率。

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四、性能優(yōu)勢(shì)與適用場(chǎng)景

性能優(yōu)勢(shì)：

輸入與輸出端均無(wú)突變電流，顯著降低EMI；

輸出紋波低，適合對(duì)噪聲敏感的模擬前端；

支持寬輸入范圍，適應(yīng)電池供電或多軌系統(tǒng)；

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。

推薦應(yīng)用場(chǎng)景：

運(yùn)算放大器/儀表放大器供電；

ADC/DAC基準(zhǔn)電源；

SiC/MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)電源；

汽車ECU、車載攝像頭模塊；

工業(yè)傳感器與測(cè)量設(shè)備。

五、總結(jié)

?uk拓?fù)鋺{借其低噪聲、高效率、結(jié)構(gòu)靈活等優(yōu)點(diǎn)，成為生成負(fù)電壓的理想選擇。結(jié)合高性能開(kāi)關(guān)控制器如LT8330，不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程，還能實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的電氣性能與EMI表現(xiàn)。對(duì)于需要穩(wěn)定負(fù)電源、且空間受限的應(yīng)用場(chǎng)景，工程師可優(yōu)先考慮采用此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行電源設(shè)計(jì)，并注重?zé)峄芈凡季謨?yōu)化，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。