На практике часто бывает так, что проектируемое устройство предусматривает однополярный блок питания, но для работы требуется двухполярное напряжение. Например, маломощные интегральные звуковые усилители низкой частоты (MC34119) или буферные каскады повторителей для многоканальных аналого-цифровых преобразователей, а также операционные усилители активных фильтров. Чтобы сформировать дополнительное отрицательное напряжение питания, можно воспользоваться специальными интегральными преобразователями полярности. Ниже будет представлено несколько вариантов, отличающихся сложностью обвязки и выходной мощностью.
ICL7660
Для надёжного запуска чипа ICL7660 требуется всего 3 элемента: сама микросхема и два электролитических конденсатора номиналом 10 мкФ. Но для сглаживания пульсаций неплохо будет добавить ещё один на 10 мкФ по входу, плюс керамические конденсаторы по 100 нФ.
ICL7660 отлично себя показывает при работе на 5 В. Полный диапазон преобразования: 3…10 вольт. Максимальная нагрузочная способность 20 мА.
Альтернативой могут выступить: полный аналог TC7660, MAX1044 (более высокая нагрузочная способность), LTC1044.
LM2662
Если требуется такая же простая обвязка, но увеличенная выходная мощность (до 200 мА), то можно воспользоваться LM2662 — такая же цоколёвка, как у ILC7660, и практически одинаковое включение. Отличие: у LM2662 вывод 6 (LV) нужно подключать к земле, а у ICL7660 — если только питание меньше +3 вольта (это важно).
MC34063
MC34063 хорошо зарекомендовала как основа для повышающих/понижающих DC-DC преобразователей. Кроме этого чип можно использовать как инвертор полярности. Но дополнительно на выход схемы добавлен интегральный стабилизатор L79L05, поскольку выходной уровень преобразователя может несколько превышать входной.
Добавив внешний транзисторный ключ, можно значительно увеличить нагрузочную способность больше 100 мА.
NE555
Универсальный таймер NE555 вот уже более 50 лет выполняет роль многофункционального помощника, решающие самые разные задачи: от генератора сигналов и сенсорной кнопки до регулятора оборотов вентилятора. Среди них есть импульсный преобразователь:
Сама схема состоит из двух частей: генератора прямоугольных импульсов и умножителя, состоящего из двух диодов и двух конденсаторов (C2, C5).
Диоды (VD1, VD2) должны быть обязательно типа Шоттки (малое падение напряжения). Приведённое решение использует 1N5817 (падение 0,3 В). Соответственно, на выходе будет на эту величину меньше — примерно -4,7 В.
Максимальный ток нагрузки составит примерно 80 мА, который ограничивается проходным конденсатором C2 на 100 мкФ. NE555 способен выдавать ток до 200 мА. Поэтому получить до 100 мА не составит труда.
Выводы
Рассмотренные схемы являются самыми простыми и широко распространёнными схемотехническими решениями, которые формируют дополнительное отрицательное напряжение питания. Эти варианты отлично подойдут для портативных приборов, работающих от аккумуляторов.