CN214959288U - 一种正电压转负电压的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种正电压转负电压的电路，包括方波发生电路、驱动电路以及电压转换电路；其中，所述方波发生电路的输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述电压转换电路的输入端，所述电压转换电路的输出端连接负电源，所述电压转换电路的输入端连接正电源。本实用新型使用若干小体积元件来实现正电压转为负电压的功能电路，具有占用空间小以及不需要考虑隔离问题的优点，能够降低电源电路的复杂程度，本实用新型作为一种正电压转负电压的电路，可广泛应用于电路设计技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路设计技术领域，尤其是一种正电压转负电压的电路。
背景技术
随着社会发展，越来越多场合需要用到音频功率放大器(以下简称为功放)。其中功放又包括数字功放和模拟功放，由于数字功放比模拟功放具有更高的效率。基于能效的考虑，数字功放必定是以后的趋势。
现有的数字功放电路结构一般由以下几部分组成：1.信号缓冲电路；2.PWM调制电路；3.驱动电路；4.功率放大电路。
对于工作于开关状态的电子器件，为了减少开关器件的能量损耗，人们都希望能够在尽可能短的时间内完成电子器件的“开”和“关”动作。数字功放的开关时间与驱动电路是有很大关系的，现有的驱动电路一般使用NPN三极管和PNP三极管组成的图腾柱，而图腾柱供电可以使用单电源或双电源。双电源供电的图腾柱因为负电源的关系，关断时间会比单电源供电的图腾柱更短，能量损耗更小。数字功放的功率放大电路一般是桥式电路结构如图1、图2，从电路原理可以知道，与正电源相连的MOS管Q55、Q56、Q61(以下简称为“上桥臂”)的源极电位是不断在变化的。而上桥臂的源极电位正是上桥臂驱动电路的零电位参考点，所以现有的驱动电路负电源一般要做隔离处理，这无疑会提高电源电路的复杂程度和PCB面积。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供一种占用空间小的正电压转负电压的电路，以降低电源电路的复杂程度。
本实用新型实施例提供了一种正电压转负电压的电路，包括方波发生电路、驱动电路以及电压转换电路；
其中，所述方波发生电路的输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述电压转换电路的输入端，所述电压转换电路的输出端连接负电源，所述电压转换电路的输入端连接正电源。
可选地，所述方波发生电路包括反相器、第一电阻、第二电阻和第一电容；
其中，所述反相器的1脚连接所述第一电阻的一端；
所述反相器的4脚和5脚连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第一电阻的另一端以及所述反相器的6脚。
可选地，所述驱动电路包括第一三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第三电阻和第四电阻。
可选地，所述电压转换电路包括第二三极管、第三三极管、第四二极管、第五二极管、第二电容和第三电容。
上述本实用新型实施例中的一个技术方案具有如下优点：本实用新型的正电压转负电压的电路包括方波发生电路、驱动电路以及电压转换电路；其中，所述方波发生电路的输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述电压转换电路的输入端，所述电压转换电路的输出端连接负电源，所述电压转换电路的输入端连接正电源。本实用新型使用若干小体积元件来实现正电压转为负电压的功能电路，具有占用空间小以及不需要考虑隔离问题的优点，能够降低电源电路的复杂程度。
附图说明
图1为现有技术中传统功率放大电路的桥接方式的电路原理图；
图2为现有技术中数字功放的功率放大电路原理图；
图3为本实用新型的一种正电压转负电压的电路的整体结构框图；
图4为本实用新型的一种正电压转负电压的电路的原理图。
具体实施方式
针对上面提到的现有驱动电路负电源复杂和占用PCB面积等缺点，本实用新型提出了一种利用若干元件来实现正电压转为负电压的功能电路，供给图腾柱电路使用。具体地，本实用新型提供了一种正电压转负电压的电路，包括方波发生电路、驱动电路以及电压转换电路；
其中，所述方波发生电路的输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述电压转换电路的输入端，所述电压转换电路的输出端连接负电源，所述电压转换电路的输入端连接正电源。
可选地，所述方波发生电路包括反相器、第一电阻、第二电阻和第一电容；
其中，所述反相器的1脚连接所述第一电阻的一端；
所述反相器的4脚和5脚连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第一电阻的另一端以及所述反相器的6脚。
可选地，所述驱动电路包括第一三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第三电阻和第四电阻。
可选地，所述电压转换电路包括第二三极管、第三三极管、第四二极管、第五二极管、第二电容和第三电容。
具体地，下面结合说明书附图对本实用新型的实现原理进行详细说明：
我们知道数字功放的开关频率一般在300kHz以上，MOS管的导通时间和关断时间只在100ns左右。虽然导通时间和关闭时间内的瞬间充放电流较大，但因为时间短，所以平均电流不大。本实用新型利用开关电源的思想，使用若干小体积元件来实现正电压转为负电压的功能电路。如图3所示该电路主要由以下几部分组成：1.方波发生电路；2.驱动电路；3.电压转换电路。
其中，如图4所示，方波发生电路由反相器U46，第一电阻R375、第二电阻R377，第一电容C219组成；
驱动电路由第一三极管Q66，第一二极管D106、第二二极管D107、第三二极管D108，第三电阻R373、第四电阻R376组成；
电压转换电路由第二三极管Q65、第三三极管Q67，第四二极管D109、第五二极管D110,第二电容C218、第三电容C232组成。
如图4所示的电路的工作过程如下，上电后+VCC经由R373、D107、R374、R377、R375把U46的第1脚置高，第6脚经二次反相而置低第1脚，从而形成方波震荡使D107的阴极反复高低转换，方波发生电路震荡产生方波给到驱动电路。
驱动电路驱动电压转换电路工作，驱动电路的Q66基极因为D107的阴极反复高低转换而跟着高低转换，从而使Q66的集电极与射极不断导通和截止，从而产生电流更大的驱动信号。当驱动信号为高时，Q65的CE极导通，电压转换电路的Q67的CE极截止，+VCC给C218电容充电：+VCC→Q65→C218→D110→GND_VR,电容C218充电完成后Ucap＝+VCC-0.7-0.7,电压方向是左正右负。当驱动信号为低电平时Q65的CE极截止，Q67的CE极导通，电容C218左边通过Q67接地。因为电容具有电压不能突变的特性，所以此时电容电压的极性仍然是左正右负，而电容右边已连接零电位参考点GND_VR,所以电容C218右边电压变成负值，此时C218进行放电：C218→Q67→GND_VR→C232→-VNN→D109,C218放出的电量对C232充电，从充电回路方向可以看出C232电压极性是下正上负，而下面是零电位参考点，所以上面电压是负值。从而实现把正电压+VCC变为负电压-VNN。
本实施例中，电压大小取决于高低电平的占空比。因为震荡电路的震荡频率高，外部图腾电路所需要的平均电流不大，所以这个电路用到的元器件体积很小。
当驱动信号为高时Q65的CE极导通，电压转换电路的Q67的CE极截止，+VCC给C218电容充电：+VCC→Q65→C218→D110→GND_VR,电容C218充电完成后Ucap＝+VCC-0.7-0.7,电压方向是左正右负。当驱动信号为低电平时，Q65的CE极截止，Q67的CE极导通，电容C218左边通过Q67接地。因为电容具有电压不能突变的特性，所以此时电容电压的极性仍然是左正右负，而电容右边已连接零电位参考点GND_VR,所以电容C218右边电压变成负值，此时C218进行放电：C218→Q67→GND_VR→C232→-VNN→D109,C218放出的电量对C232充电，从充电回路方向可以看出C232电压极性是下正上负，而下面是零电位参考点，所以上面电压是负值。从而实现把正电压+VCC变为负电压-VNN。
综上所述，与现有的数字功放上用到的图腾柱负电源电路相比，本实用新型具有占用空间小，不需要考虑隔离问题所以更容易实现，复杂度低。
对于本实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (4)
1.一种正电压转负电压的电路，其特征在于：包括方波发生电路、驱动电路以及电压转换电路；
其中，所述方波发生电路的输出端连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端连接所述电压转换电路的输入端，所述电压转换电路的输出端连接负电源，所述电压转换电路的输入端连接正电源。
2.根据权利要求1所述的一种正电压转负电压的电路，其特征在于：所述方波发生电路包括反相器、第一电阻、第二电阻和第一电容；
其中，所述反相器的1脚连接所述第一电阻的一端；
所述反相器的4脚和5脚连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第一电阻的另一端以及所述反相器的6脚。
3.根据权利要求1所述的一种正电压转负电压的电路，其特征在于：所述驱动电路包括第一三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第三电阻和第四电阻。
4.根据权利要求1所述的一种正电压转负电压的电路，其特征在于：所述电压转换电路包括第二三极管、第三三极管、第四二极管、第五二极管、第二电容和第三电容。
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| CN202121181831.5U CN214959288U (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种正电压转负电压的电路 |
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| CN202121181831.5U Active CN214959288U (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种正电压转负电压的电路 |
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2021
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