用于模拟和混合信号系统的简单，紧凑的电源

这个项目演示和讨论了一个无电感±5v电源电路的性能和功能。

在您潜入建立自己的电路之前，我强烈建议您花一点时间查看一些支持文章（如果您还没有）。这些文章将有助于提供电源及其设计的背景和理解。

• 无电感的升压和逆变:充电泵电源
• 设计充电泵双极电源
• 用于电荷泵双极电源的PCB布局

我最近设计了一种电源电路，需要5 V输入，并产生低噪声5 V和-5 V输出。这是一个直接的电路，不需要多大的设计工作或板空间，您可以通过更改两个电阻来轻松调整输出电压。我think that it would be a great circuit for low-current analog and mixed-signal systems that need symmetric supplies, and with this project, I’ll try to give you the information you need to decide if it would be a good option for your particular application.

本文中已经有许多图像，所以如果您想查看项目的示意图和PCB布局。

董事会

这是电感的电感±5 V电源子系统的照片：

我从OSH Park订购了PCB，并使用基于铋的焊膏和热风枪安装了地面安装部件。我不得不用铁来修复一座焊接桥并清理一些关节，但整体过程非常顺利。弯曲的部分是证明我自己组装了它。

负载调整率

电路围绕着LTC3265。该IC为您提供四个输出电压;两个是直接来自电荷泵的输出，另外两个是由LDO调节的电荷泵输出。我们想要知道的第一件事之一是输出在不同负载条件下保持其电压的程度。

下表报告了LTC3265产生的电压，具有四种不同的负载电阻值。负载电阻连接到LDO输出，但您将看到，它们也会影响直接从充电泵输出。LDO的最大输出电流为50 mA（即，从阳性LDO获得50 mA，从负LDO得到50 mA），因此100Ω的电阻对应于满载。

表1. LTC3265产生的电压

	+10 V供应	-10 V供电	+ 5 V供应	-5 V供应
10 kΩ	9.84 V.	-9.77 V.	5.00 V.	-4.94 V
1 kΩ	9.57 V.	-9.39 V.	5.00 V.	-4.94 V
470Ω	9.24 V.	-8.94 V	5.01 V.	-4.94 V
100Ω	7.01 V.	-5.60 V.	5.02 V	-4.92 V.

这里的底线是LDO输出的负载调节非常好，并且电荷泵输出的负载调节是可怕的。但是，这绝不是对LTC3265的批判，因为我假设电荷泵仅用于馈送LDO，而不是用作独立用品。但要意识到这种行为仍然很重要，因为它意味着如果您想使用这款IC来生成四个电源轨而不是两个，则必须非常小心。据我所知，这可以做到这一点，但这两个非LDO输出比LDO输出闹剧，它们的电压会不那么可预测。

同样，我不确定为什么负输出的振幅比正输出的振幅略低。如果这是一个问题在您的应用程序，您可以通过调整电阻分压器控制的LDO电压补偿。

噪音性能

该参考设计旨在作为模拟和混合信号电路的双极电源，因此，噪声是主要关注的问题。根据我的测量，我认为LTC3265是噪声敏感应用程序的良好选择。毫无疑问，电荷泵的输出将是有噪声的，但LDOs有效地抑制了纹波。

我的八个图像被捕获了MDO3104示波器来自Tektronix;它们向您展示±10 V输出中的噪声，并且±5 V输出对于四种不同的负载电阻值（黄色始终是正电压，而蓝色始终为负电压）。±10 V捕获之后是±5 V捕获，因此您可以看到LTC3265的线性稳压器提供的降噪。同样，负载电阻始终连接到LDO输出。另外，为方便起见，我将直接从电荷泵电压提及为±10 V输出，尽管电压在较高负载电流下显着降低。

±10 v，10kΩ

±5 V，10kΩ

±10 v，1kΩ

±5 V, 1 k ω

±10 V，470Ω

±5 V，470Ω

±10 V, 100 ω

±5 V, 100 ω

所有捕获都具有相同的垂直和水平尺度，因此您可以直接进行比较。LDO的降噪作用在100Ω图中最为明显;它做出了删除低频纹波的巨大工作。高频尖峰更麻烦。

尖峰清晰定期，频率约为1 MHz，考虑到LTC3265在500 kHz切换时，这并不令人惊讶。尖峰之间的噪音水平（约35mV峰到峰）非常好。穗状花序的幅度很大，但在我看来，尖峰并不是很有关，因为在低电流应用中很容易滤除高频能量。如果我要重新设计该板，我肯定会使用铁氧体珠子在LDO输出上形成低通滤波器。（这种方法在高电流电路中不太可行，因为在珠子的直流电阻上会掉落更多电压。）

接下来的两个捕获给你一个特写镜头的尖峰视图。

噪声钉特写镜头视图，±10 v，470ω.

噪声尖峰的近距离视图，±5 V, 470 ω

突发模式

所有先前的测量都是用LTC3265在恒频模式下收集的。这可能是大多数应用程序的首选模式，因为它提供更低的噪声。另一种选择是突发模式，这种模式可以减少电能消耗，因此更适合电池供电的设备。下一组范围捕获让您了解突发模式噪声性能。

±10 V，470Ω，突发模式

±5 V, 470 ω，突发模式

±5 V，470Ω，突发模式，噪音尖峰的特写视图

±5 V, 100 ω，突发模式

再一次，我们看到LDO在抑制低频噪声时非常有效。还要注意在±5 V输出(特别是负电压)470 ω负载电阻噪声的时间不规则性。

切换频率

有一件事我不确定当它涉及到LTC3265是开关频率。该数据表表明，您可以通过改变RT引脚和接地之间的电阻数量来控制切换频率。我的板有一个电位器，可以让我很容易地调整RT电阻，但我没有看到输出电压的频率特性有任何变化。

我使用我的DMM来确认电位器是功能的，事实上，是改变RT和地面之间的电阻。我唯一不确定的是电阻的变化是否真的控制了输出纹波的周期特性。该数据表的“电荷泵频率编程”部分讨论了开关频率对电荷泵输出电阻和突发模式性能的影响，但没有提到输出纹波。

结论

我希望我提供了足够的数据来帮助您确定该电源电路是否为类似的东西，这将是您下一个模拟或混合信号项目的有益补充。我已经包括一个短视频，显示±10 V输出（第一对波形）和±5 V输出（第二对波形）的频率，在突发模式下具有470Ω的负载电阻。视频后，您会找到一个可以用来下载的链接Diptrace.原理图和布局文件。

Inductorless_bipolar_power_supply.zip.zip.