[发明专利]一种正负电压产生电路

说明书

本发明公开了一种正负电压产生电路，其与外接电源和负载电路连接，该正负电压产生电路由至少两组结构单元按照相同方向串联构成，能够输出若干组正、负电源。其中，结构单元由一个电压限制器与一个电容器并联组成；第一组结构单元中的电压限制器的负极与外接电源的正极连接，最后一组结构单元中的电压限制器的正极与外接电源的负极连接；负载电路的地信号与电容器零电位端连接，电容器零电位端为任一相邻电容器之间的连接端点，除电容器零电位端以外的其它与负载电路连接的电容器端点为电容器电位端；外接电源的负极与电容器零电位端不共地。本发明使用功率较小的无源器件进行搭建，降低成本，节省尺寸，适用范围更广，实现简单，可靠性非常高。

技术领域

本发明涉及正负电压产生电路领域，尤其是涉及一种小功率无源器件正负电压产生电路。

背景技术

随着电子技术的提高，以及电子产品的发展，一些系统中经常会需要正负电压同时为其供电。例如，在大功率变频器中，会使用负电压为IGBT提供关断负电压，使用正电压提供开通正电压；另外，在系统的运算放大器中，也会使用正负对称的偏置电压为其供电。如何产生一个稳定可靠的正负电压已成为设计人员面临的关键问题。

在现有技术中，负电压生成电路根据负载电流的不同，设计出多种方案，该方案涉及如下技术方法和特点：

一、通过工频变压器增加抽头产生

通过变压器增加抽头可以直接输出正负电压(适用于原边能够提供正向励磁和负向励磁)，或者通过变压器增加抽头后外部增加一定的检波电路进行处理产生负电压(适用于原边只能提供正向励磁或者负向励磁的情况)，但这种方案存在体积大、重量大、变压器需要定制、成本较高等问题。

二、电源模块输出正负电压

这类方法通常有如下两种方式实现正负电压的输出：其一，采用非隔离负压输出正负电压，这种方式需要一片正压芯片以及一片负压芯片；其二，采用隔离电源模块输出正负电压，适用于电力、工业、通讯等对抗干扰性能要求较高的场合，无论采用哪种方式实现正负电压的输出，这类方法均存在成本高、可靠性低的问题。

三、Buck-Boost拓扑设计输出负电压

Buck-Boost电路输入电压与输出电压极性是相反的，以Buck-Boost拓扑结构设计的负电压输出结构增加了储能电感、滤波电容和开关管，从而增加了体积和成本。

四、电荷泵提供负压

TTL电平/232电平转换芯片(如：MAX232、MAX3391等)是最典型的电荷泵器件，其可以输出较低功率的负压。其中，MAX232是+5V供电的双路RS-232驱动器，芯片的内部还包含了+5V及±10V的两个电荷泵电压转换器，由于该芯片内部开关器件多，且外围需要匹配较多的其他器件，故存在体积大，可靠性低的问题。

五、反相器提供负压

反相器的输出接一个电容C1，C1的另一端接二极管D1的正极和二极管D2的负极，D1的负极接地，D2的正极接电容C2，C2的另一端接地。C2的容量要大于C1。反相器的输入端加一个方波，其幅值应该能使反相器正常工作，那么在反相器的输出端就出现一个相位相反的方波，电容C2上就会出现一个负电压。该方案需要增加方波发生器，因此方案存在成本高、可靠性低等问题。

综上所述，现有技术的正负电压产生电路设计复杂，出现了由电路复杂等原因导致的负电压产生模块电路的体积大、重量大、成本高、可靠性低等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种设计简单、成本低、功耗低、可靠性高、适用范围广的正负电压产生电路，能够产生至少一对正负电压，控制输出电源的稳定性，并对负载电路进行保护。