单片机中常用的负电压是怎样产生的？

geronimo123

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。

" q0 z# V$ Z7 k0 ]/ X1 ^

WM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。
! j- U1 t! f! G

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：

5 |' a0 ?$ Q% j

: V( }. U3 ^. F) U

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。

+ C; _# q: H+ h0 h% \3 T- x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。

: z& S. w9 g. p& ]9 O8 e& {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。

' S% O' r# K' Y9 i# _- h

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。

& {5 q& [2 ^1 n; t+ x

9 n4 l" {+ e8 U" V

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。

$ g2 Q$ s& q) }. L

) w  H+ w- E- f  Q, v% w* V1 X

势极串联在参考点。C1放电，从C2续流，产生负电压。
; N3 B. _* \! o: t8 X& c% k' D

- M& p* P7 R$ z; g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。

9 ?: u9 }/ y. k) f' S- E

产生负电压（-5V）的方案

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。
2 |- B: O* r$ }( |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。
3 u, `0 J8 w8 Q( g/ X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。
) ^5 k( g0 j# N/ E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？
2 J& w" M  w/ c7 X+ U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。

/ z# v1 C% C& X0 e& b

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 h* K( q% [, Y+ F1 s9 l1 T

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。

' W1 C9 D3 \9 H5 N: k2 v" Q+ A- c% ]+ m

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。

8 K% @" l5 Z/ k4 j1 j6 ]

4 B1 `5 e, b/ m9 T8 U- X* @
8 h* Q; P7 i- {; j. p# D

, |. m" w% U; O, o

  \$ X: L: S# G, C

starskyuu

学习了，谢谢分享