TW201404020A - 負電壓產生電路 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種負電壓產生電路，其包括電壓輸入端、脉衝訊號產生電路、倍壓電路、轉換電路、穩壓器及電壓輸出端。該脉衝訊號產生電路根據該電壓輸入端的輸入電壓產生幅值為該輸入電壓的脉衝訊號至該倍壓電路。該倍壓電路根據該脉衝訊號將該輸入電壓倍壓為第二電壓並且輸出至該轉換電路。該轉換電路將該第二電壓轉換為第一負電壓並輸出至該穩壓器，該穩壓器經該電壓輸出端輸出第二負電壓，且該第二負電壓的幅值與該輸入電壓的幅值相同。本發明的負電壓產生電路可輸出幅值穩定的負電壓。

Description

負電壓產生電路

本發明涉及一種負電壓産生電路。

隨著現代電子技術以及高速超大規模集成電路的飛速發展，越來越多的電子系統需要正負兩種電壓才能正常工作，如運算放大器以及電腦串口等都需要負電壓才能正常工作。對輸出穩定的負電壓電源的需求也越來越大，但是能够提供電壓穩定、電路簡單、成本較低的負電壓電路却很少。

有鑒於此，有必要提供一種能够提供電壓穩定、電路簡單的負電壓産生電路。

本發明提供一種負電壓産生電路，其包括電壓輸入端、脉衝訊號産生電路、倍壓電路、轉換電路、穩壓器及電壓輸出端。該脉衝訊號産生電路根據該電壓輸入端的輸入電壓産生幅值爲該輸入電壓的脉衝訊號至該倍壓電路。該倍壓電路根據該脉衝訊號將該輸入電壓倍壓爲第二電壓並且輸出至該轉換電路。該轉換電路將該第二電壓轉換爲第一負電壓並輸出至該穩壓器，該穩壓器輸出第二負電壓至該電壓輸出端，且該第二負電壓的幅值與該輸入電壓的幅值相同。

相較於先前技術，本發明的負電壓産生電路經過倍壓電路、轉換電路及穩壓器可輸出幅值穩定的負電壓。

請參閱圖1，圖1是本發明的負電壓産生電路10的一較佳實施方式示意圖。該負電壓産生電路10包括電壓輸入端101、脉衝訊號産生電路103、倍壓電路105、轉換電路107、穩壓器109及電壓輸出端111。該脉衝訊號産生電路103根據該電壓輸入端101的輸入電壓産生幅值爲該輸入電壓的脉衝訊號至該倍壓電路105。該倍壓電路105根據該脉衝訊號將該輸入電壓倍壓爲第二電壓並且輸出至該轉換電路107。該轉換電路107將該第二電壓轉換爲負電壓並輸出至該穩壓器109，該穩壓器109經該電壓輸出端111輸出第二負電壓，且該第二負電壓的幅值與該輸入電壓的幅值相同。

具體地，該脉衝訊號産生電路103包括觸發器U1、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1及第二電容C2。該觸發器U1包括接地管腳GND、電源管腳VCC、輸出管腳VO、低觸發管腳TR、高觸發管腳TH、清零管腳RE、控制電壓管腳VC及放電管腳DS。該電源管腳VCC、該清零管腳RE均連接至該電壓輸入端101。該接地管腳GND接地。該控制電壓管腳VC經該第二電容C2接地。該低觸發管腳TR、該高觸發管腳TH均經該第一電容C1接地。該低觸發管腳TR、該高觸發管腳TH還經該第二電阻R2、第一電阻R1與該電壓輸入端101連接。該放電管腳DS連接至該第一電阻R1與該第二電阻R2之間的節點。該輸出管腳VO用於輸出脉衝訊號，該脉衝訊號的頻率由該第一電阻R1、第二電阻R2及第一電容C1决定。本實施方式中，該觸發器U1爲555定時器。

該倍壓電路105包括第三電容C3、第一二極體D1、第二二極體D2、第三電阻R3、第四電容C4及第四電阻R4。該第三電容C3的一端與該觸發器U1的輸出管腳VO連接，該第三電容C3的另一端與該第二二極體D2、第四電阻R4串接。該電壓輸入端101經該第一二極體D1連接至該第三電容C3與該第二二極體D2之間的節點。該第二二極體D2分別經該第三電阻R3、第四電容C4兩個支路接地。該第三電容C3爲電解電容用於充放電。該第三電阻R3、第四電阻R4爲限流電阻。該第四電容C4用於濾波。

請一併參閱圖2，圖2是圖1所示的負電壓産生電路工作時各節點的電壓波形示意圖。本實施方式中，該輸入電壓爲12V。該觸發器U1輸出管腳VO輸出幅值爲12V的方波脉衝訊號A，該第三電容C3正極端輸出的電壓波形B。

在T1時間段內，該觸發器U1輸出管腳VO輸出的脉衝訊號A爲低電平，輸入電壓經該電壓輸入端101、第一二極體D1爲該第三電容C3充電。當該第三電容C3充滿電時，該第三電容C3兩端的電壓差爲該電壓輸入端101的輸入電壓12V與該第一二極體D1上的壓降之差。此時，該第三電容C3正極端的電壓值約爲12V。

在T2時間段內，該觸發器U1輸出管腳VO輸出的脉衝訊號A爲高電平，該第三電容C3正極電壓爲輸入電壓。由於電容具有電壓不能突變的特性，所以當該第三電容C3與該觸發器U1的負極電壓爲輸入電壓時，該第三電容C3的正極電壓值約爲該輸入電壓的2倍。定義此時該第三電容C3正極電壓爲第二電壓。在本實施方式中，該第二電壓幅值約爲24V。

該轉換電路107包括第五電阻R5、第一場效應電晶體Q1、第五電容C5、第三二極體D3、第四二極體D4、第六電阻R6、第六電容C6。該第一場效應電晶體Q1的閘極經該第五電阻R5與該觸發器U1的輸出管腳VO連接。該第一場效應電晶體Q1的汲極接地。該第一場效應電晶體Q1的源極與該第四電阻R4連接。該第一場效應電晶體Q1的源極經該第五電容C5、第三二極體D3的陰極、陽極與該穩壓器109連接。該第四二極體D4連接於該第五電容C5與該第四二極體D4之間的節點與地之間。該第三二極體D3還分別經該第六電阻R6、第六電容C6兩個支路接地。該第五電容C5爲電解電容，用於充放電。

該穩壓器109爲三端穩壓器，其包括輸入端Vin、輸出端Vout及接地端Gnd。該輸入端Vin與該第四二極體D4的陽極連接。該接地端Gnd接地。該輸出端Vout與該電壓輸出端111相連。該輸出端Vout還經一第七電容C7接地。該第七電容C7用於濾波。本實施方式中，該穩壓器109爲LM7912。

請再次參閱圖2，該第五電容C5正極端的電壓波形示意圖C，該第五電容C5負極端的電壓波形示意圖D。

在T1時間段內，該觸發器U1輸出管腳VO輸出的脉衝訊號A爲低電平，該第一場效應電晶體Q1截止，該倍壓電路105輸出的約爲24V第二電壓爲該第五電容C5充電，當該第五電容C5充滿電時，該第五電容C5兩端的電壓值爲該第二電壓與該第四二極體D4上的壓降之差。

在T2時間段內，該觸發器U1輸出管腳VO輸出的脉衝訊號A爲高電平，該第一場效應電晶體Q1導通，該第五電容C5的正極端接，由於電容具有電壓不能突變的特性，該第五電容C5的正極電壓爲0V時，該第五電容C5的負極電壓爲負值，因此該第五電容C5通過該第六電阻R6放電，此時該穩壓器109的輸入端Vin的輸入電壓爲負電壓，且其絕對值約等於該第二電壓。該穩壓器109的輸出端Vout輸出穩定的第二負電壓-12V至該電壓輸出端111。

當該觸發器U1不斷的輸出高低電平時，該第五電容C5不斷的處於充電與放電狀態，當該觸發器U1輸出的脉衝訊號爲高電平時，該第四電容C4通過該第六電阻R6放電，由於該第六電容C6與該第六電阻R6並聯，因此該第五電容C5放電時，亦給該第六電容C6充電。當該觸發器U1輸出的脉衝訊號爲低電平時，該第五電容C5雖然不能提供負電壓輸出，但在上一個高電平期間該第六電容C6已經充電，此時該第六電容C6輸出負電壓，從而保證了該穩壓器109的輸入端Vin輸入負電壓的穩定性。

雖然本發明以優選實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可做各種的變化，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求的保護範圍之內。

10．．．負電壓產生電路

101．．．電壓輸入端

103．．．脉衝訊號產生電路

105．．．倍壓電路

107．．．轉換電路

109．．．穩壓器

111．．．電壓輸出端

R1．．．第一電阻

R2．．．第二電阻

R3．．．第三電阻

R4．．．第四電阻

R5．．．第五電阻

R6．．．第六電阻

Q1．．．第一場效應電晶體

C1．．．第一電容

C2．．．第二電容

C3．．．第三電容

C4．．．第四電容

C5．．．第五電容

C6．．．第六電容

C7．．．第七電容

U1．．．觸發器

GND．．．接地管腳

VCC．．．電源管腳

VO．．．輸出管腳

TR．．．低觸發管腳

TH．．．高觸發管腳

RE．．．清零管腳

VC．．．控制電壓管腳

DS．．．放電管腳

Vin．．．輸入端

Vout．．．輸出端

Gnd．．．接地端

圖1是本發明的負電壓産生電路一較佳實施方式示意圖。

圖2是圖1所示的負電壓産生電路工作時各節點的電壓波形示意圖。

10．．．負電壓產生電路

101．．．電壓輸入端

103．．．脉衝訊號產生電路

105．．．倍壓電路

107．．．轉換電路

109．．．穩壓器

111．．．電壓輸出端

R1．．．第一電阻

R2．．．第二電阻

R3．．．第三電阻

R4．．．第四電阻

R5．．．第五電阻

R6．．．第六電阻

Q1．．．第一場效應電晶體

C1．．．第一電容

C2．．．第二電容

C3．．．第三電容

C4．．．第四電容

C5．．．第五電容

C6．．．第六電容

C7．．．第七電容

U1．．．觸發器

GND．．．接地管腳

VCC．．．電源管腳

VO．．．輸出管腳

TR．．．低觸發管腳

TH．．．高觸發管腳

RE．．．清零管腳

VC．．．控制電壓管腳

DS．．．放電管腳

Vin．．．輸入端

Vout．．．輸出端

Gnd．．．接地端

Claims (10)

1. 一種負電壓産生電路，其包括電壓輸入端、脉衝訊號産生電路、倍壓電路、轉換電路、穩壓器及電壓輸出端；該脉衝訊號産生電路根據該電壓輸入端的輸入電壓産生幅值爲該輸入電壓的脉衝訊號至該倍壓電路；該倍壓電路根據該脉衝訊號將該輸入電壓倍壓爲第二電壓並且輸出至該轉換電路；該轉換電路將該第二電壓轉換爲第一負電壓並輸出至該穩壓器，該穩壓器輸出第二負電壓至該電壓輸出端，且該第二負電壓的幅值與該輸入電壓的幅值相同。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之負電壓産生電路，其中，該脉衝訊號爲高低電平相互交替的方波脉衝訊號。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之負電壓産生電路，其中，該脉衝産生電路包括觸發器、第一電阻、第二電阻、第一電容及第二電容；該觸發器包括接地管腳、電源管腳、輸出管腳、低觸發管腳、高觸發管腳、清零管腳、控制電壓管腳及放電管腳；該電源管腳、該清零管腳均連接至該電壓輸入端；該接地管腳接地，該控制電壓管腳經該第二電容接地，該低觸發管腳、該高觸發管腳均經該第一電容接地，該低觸發管腳、該高觸發管腳還經該第二電阻、第一電阻與該電壓輸入端連接；該放電管腳連接至該第一電阻與該第二電阻之間的節點，該輸出管腳用於輸出脉衝訊號。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之負電壓産生電路，其中，該觸發器爲555定時器。
5. 根據申請專利範圍第3項所述之負電壓産生電路，其中，該倍壓電路包括第三電容、第一二極體、第二二極體；該第三電容的一端與該觸發器的輸出管腳連接，該第三電容的另一端經該第二二極體與該轉換電路連接；該電壓輸入端經該第一二極體連接至該第三電容與該第二二極體之間的節點。
6. 根據申請專利範圍第5項所述之負電壓産生電路，其中，該第三電容爲電解電容，用於充放電。
7. 根據申請專利範圍第5項所述之負電壓産生電路，其中，該倍壓電路還包括第四電容，該第二二極體經該第四電容接地。
8. 根據申請專利範圍第5項所述之負電壓産生電路，其中，該轉換電路包括第五電阻、第一場效應電晶體、第五電容、第三二極體、第六電阻、第六電容；該第一場效應電晶體的閘極經該第五電阻與該觸發器的輸出端連接，該第一場效應電晶體的汲極接地；該第一場效應電晶體的源極與該倍壓電路連接，該第一場效應電晶體的源極經該第五電容、第三二極體的陰極、陽極與該穩壓器連接；該第四二極體還分別經該第六電阻、第六電容兩個支路接地。
9. 根據申請專利範圍第8項所述之負電壓産生電路，其中，該第五電容爲電解電容，用於充放電。
10. 根據申請專利範圍第8項所述之負電壓産生電路，其中，該轉換電路還包括該第四二極體，該第四二極體連接於該第五電容與該第三二極體之間的節點與地之間。