正转正负电源方案

针对日经，如何从一个正电源生成正负电源，来给模拟电路供电的问题，这里做一个方案总结。

其中加粗的芯片为比较好买的。

1 非隔离

1-1 稳压

1-1-1 SIMO

最近这些年新出现的拓扑，单个电感实现稳压的正负压输出，适合低压小电流体积敏感的场景。

输出能力较差(通常100mA以内)。

占板面积小。

电压范围窄，通常只适合低压(通常±6V以内)。

外围较为简单，因为双通道只需要一个电感，以及一些外围容阻。

可用芯片：SGM3804，TPS65135。

1-1-2 Boost+Inverting Buck-Boost

很简单的拓扑，有专门的二合一芯片可以用，也可以用单独的一个Boost芯片和一个Buck芯片。

二合一芯片通常输出能力中等(1A以下)，分立的同步整流的Boost+Buck芯片输出能力可以较强(高至几A到十几A)。

占板面积中等。

电压范围较宽。

外围复杂度中等，需要两个电感加一些外围容阻，有的还需要外部二极管。

可用芯片(二合一)：TPS65133，TPS65131，TPS65130，ADP5071，ADP5072，ADP5076，R1283，R1286，R1287，BD8316，BD8317，MAX25520，LV52117，LPQ65131。

可用芯片(分立)：基本所有的Boost和Buck芯片。

1-1-3 SEPIC+Ćuk(双通道独立)

略复杂一点的拓扑，有专门的二合一芯片可以用，也可以用单独的一个SEPIC芯片和一个Ćuk芯片。

由于通常为非同步整流，并且无源器件的内阻会大一些，所以输出能力较差(1A以下)。

占板面积较大。

电压范围较宽。

外围复杂度较高，需要耦合电容+两个耦合电感或四个独立的电感+外部二极管，以及外围容阻。

可用芯片(二合一)：LT3471，LT8582，LT8471，LT1945，LTM8049。

可用芯片(分立)：LM2611+LM2733，LT1617+LT1615，LT1931+LT1930，LT3461+LT3462，LTM8045，LT3479，LT3580，LT3757，LT3758，LT3759，LT3581，LT3579，LT3959，LT3958，LT3957，LT8710，LT8580，LT8570，LT8330，LT8331，LT8333，LT8334，LT8335，LT8361，LT8362，LT8364，LT8365，ADPL26001。

LT的部分Boost芯片提供可正压或负压反馈的反馈引脚，可用于SEPIC或Ćuk，两片相同的芯片即可完成正负压输出。

1-1-4 Boost+Ćuk

如果正压只需要升压的话，可以将SEPIC+Ćuk中的SEPIC更改为更简单的Boost，外围简单一点并且效率高一点。

由于通常为非同步整流，并且无源器件的内阻会大一些，所以输出能力较差(1A以下)。

占板面积较大。

电压范围较宽。

外围复杂度较高，类似SEPIC+Ćuk，但由于有一个通道是Boost而不是SEPIC，所以略简单一点。

可用芯片：同上，正压可用普通的Boost芯片。

1-1-5 ZETA+Ćuk

较为冷门的拓扑，与SEPIC+Ćuk类似，但优点是输出电流纹波较小，从而让输出电压纹波较小。

类似SEPIC+Ćuk，由于通常为非同步整流，并且无源器件的内阻会大一些，所以输出能力较差。

占板面积较大。

电压范围较宽。

外围复杂度较高，类似SEPIC+Ćuk。

可用芯片：LT8471，LT8711。

1-2 非稳压

1-2-1 反相电荷泵

反相电荷泵可以产生一个绝对值略低于输入电压的负压。具体低多少与电荷泵输出阻抗和输出电流有关。

部分电荷泵还集成了倍压负压的功能。

部分反相电荷泵还集成了负压或正负压LDO。

受限于电荷泵输出阻抗的影响，所以通常输出能力较差，但也有个别的输出能力很强(如LTC7820)。

占板面积较小。

电压范围通常较窄(5V以内)，但个别LT的型号支持宽范围电源电压。

外围很简单，只需要几个电容，部分稳压输出的还需要几个电阻。

可用芯片(纯电荷泵)：MAX889，LTC3261，LTC7820，LTC7825，LT7826，LTC1983，LTC1261，ADP3605，LP3100，LP3102，LM2776。

可用芯片(集成负压LDO)：LM27761，MP5418，ADP5600，MAX1673，MAX868，LTC1550，LTC1551。

可用芯片(集成正负压LDO)：LM27762，LTC3260，LTC3265。

除非输出电流极小，否则不推荐使用上古电荷泵芯片，受限于老工艺，他们的开关频率通常不高，从而导致输出阻抗极高。

部分不需外部配置的半压电荷泵也可用作反相，只需将芯片的Vin接系统的Vin，芯片的Vout接系统的GND，芯片的GND接系统的-Vout即可。

1-3 半稳压

1-3-1 SEPIC+Ćuk(初级合并)

此拓扑利用了在输入电压与输出电压的绝对值均相等时，SEPIC和Ćuk的主开关管占空比相同的原理，合并了SEPIC与Ćuk的初级，使用正压做反馈。

基本所有的非同步Boost转换器/控制器均可以使用此拓扑，只需注意开关管耐压即可。

类似SEPIC+Ćuk，由于通常为非同步整流，并且无源器件的内阻会大一些，所以输出能力较差。

占板面积较大。

电压范围较宽。

外围复杂度较高，类似SEPIC+Ćuk，但可以少一个独立的电感。

可用芯片：基本所有的非同步Boost转换器/控制器。

1-3-2 Boost+电荷泵(双通道独立)

此拓扑的原理是，在使用Boost将电压升上去之后，再用一个反相电荷泵生成一个与正压近似相等的负压。正压为稳压输出，负压为非稳压。

受限于电荷泵输出阻抗的影响，所以输出能力较差(通常100mA以内)。

占板面积较小。

电压范围较窄，通常只有5V以内。

外围较为简单，只需要一个电感，以及一些外围容阻。

可用芯片：LV52133，LV52134，LP6280，TPS65132，BD83850，MP5610，AW37501，AW37502，AW37503，AW37504，AW37505，AW37506，AWP37501，AWP37503，RT4801，ISL98608，ISL98607，SM5109，SM5106，JW1360，DIO5639，DIO5632，DIO5630，DIO56380，NEX10000，NEX10001，LP62701，OCP2131，OCP2130，OCP2138，BD83850，BD83854，MAP7102，KTD2151，KTD2150，KTZ881，FP7720，AS9700，AS9702，AS9710。

2 隔离

此处不讨论反激，因为其难以做到低噪声，不适合给模拟电路供电。

此处不讨论控制芯片过于复杂的电路，例如用于AC-DC的推挽/全桥/LLC等。

此处也不讨论过于复杂的拓扑，例如LCC等。

2-1 稳压

2-1-1 推挽(光耦反馈)

这类推挽带有光耦反馈，可以用来精确反馈输出电压。

由于外置功率MOSFET，所以其输出能力可以很强。

占板面积较大，因为有变压器。

电压范围较宽。

外围较为复杂，基本需要定制变压器。

可用芯片：LT1683，LM25037。

2-2 半稳压

2-2-1 推挽(初级反馈)

此类推挽用初级的输入电压来控制占空比，来达到近似稳压的效果，即输出电压近似不随输入电压的改变而改变。但是，其负载调整率与开环推挽一样很差。

受限于开关管内阻，在1:1输入输出时，输出能力较差(通常500mA以内)。如果输入电压较高而输出电压比较低，可以通过增大变比来提升输出能力，但通常也不超过2A。

占板面积较大，因为有变压器。

电压范围较宽，输入能到36V，输出取决于变压器匝比。

外围较为复杂，基本需要定制变压器。

可用芯片：LT3999，SN6507。

2-3 非稳压

2-3-1 推挽(开环)

此类推挽就是常见的B0505-1W里面的方案，非稳压，并且负载调整率很差，但胜在简单便宜，推荐后级搭配LDO使用。

受限于开关管内阻，输出能力较差(通常500mA以内)。

占板面积较大，因为有变压器。

电压范围较窄，输入基本最大5V，个别比如LT3439可以更高。

外围较为简单，基本只需要变压器，整流二极管和电容。

可用芯片：SN6501，SN6505，LT3439，LT1533，VPS8504，VPS8505，MX6501，MX6505，COS6501，COS6505，NXF6501，NXF6505，SA52731，SA52733，SA55731，SCM1201，SCM1209，NSIP6051，NSIP6055， LTP8501， LTP8502，BT5601，IS802，CMP6510，TPM6501，TPM6505，MAX845，MAX258，MAX253，MAX13253。

配套变压器：源特，Würth，线易，ColiCraft，明芯微，方成，立凯电控，金升阳，磁联达等厂家均提供成品变压器。

2-3-2 全桥(开环)

开环的全桥类似推挽，但是可以支持更高电压输入。

受限于开关管内阻，输出能力较差(通常500mA以内)。

占板面积较大，因为有变压器。

电压范围较宽，输入很多可以到36V。

外围较为简单，基本只需要变压器，整流二极管和电容。

可用芯片(专用)：SGM46000，SCM1208，VPS8701，VPS8702，VPS8703，CMP6500，CMP6503，CMP6513，CMP6713，CMP6713，MAX22256，MAX22258，MAX25226，MAX13256，MAX256。

配套变压器：源特，Würth，线易，ColiCraft，明芯微，方成，立凯电控，金升阳，磁联达等厂家均提供成品变压器。

很多推挽用的变压器也可以拿来给全桥用，但要由于推挽变压器通常是给5V电源设计的，使用时需要注意伏秒积。

另外，许多H桥电机驱动也可以用来做全桥隔离电源，但是要注意，电机驱动通常开关频率最大100kHz或20kHz，极少数。能到500kHz，所以可能会导致变压器需要比较大。另外电机驱动的死区也较大，在匝数比上要做补偿。电机驱动内部并无振荡器，还需要一个外部的方波来驱动。

用差分输出的D类音频功放做全桥隔离电源也是可以的，选择伪差分或者单端输入的D类音频功放芯片即可。可以给固定的偏压让其开环跑，也可以用光耦将输出电压反馈到输入。通常D类音频功放的开关频率都在100kHz以上，所以也可以搭配很多成品变压器使用。

2-3-3 LLC(开环)

在一些需要超低初次级之间寄生电容的应用场景，开环LLC或许是一个好的选择，因为这样可以选用漏感较大但分布电容很小的绕法，例如双槽骨架。

受限于开关管内阻，输出能力较差(通常500mA以内)。

占板面积较大，因为有变压器。

电压范围较宽，输入可以到30V。

外围较为复杂，因为其是谐振变换器，并且很少有成品变压器可以买。

可用芯片：UCC25800，MPQ18913。

附录：正负压线性稳压器

可用芯片(二合一)：TPS7A3901，LT3032，LT3097，NJM2839。

可用芯片(分立)：TPS7A4901+TPS7A3001，TPS7A4701+TPS7A3301，LM2991+LM2941，LT1963+LT3015，LT3045+LT3094，LT3042+LT3093，LT3081+LT3091，LT1761+LT1964，ADP7118+ADP7182，ADP7185+ADP7155，BD37215+BD37210，GM1300+GM1205，GM1402+GM1207，GM1301+GM14004，GM13011+GM12041，SGM2205+SGM2209，LM317+LM337，78XX+79XX。