線性μModule穩壓器采用易于插入、緊湊的一體化設計，非常適合負載點電源。它們適合狹小的空間，只需極少的工程設計工作——除了μModule封裝本身外，只需要幾個元件。任何降壓型μModule穩壓器也可用于輕松產生負電壓解決方案，同時保留μModule穩壓器固有的簡單設計和低元件數優勢。

負電壓輸出的三個步驟

下面的三個簡單設計步驟將降壓拓撲轉換為反相降壓-升壓拓撲，產生負輸出軌。

連接μ模塊穩壓器的V外引腳連接到系統接地 （PGND）。這就產生了反相降壓-升壓轉換器所需的接地電感配置。

通過在μModule穩壓器的V之間連接輸入電源為轉換器供電在引腳和 PGND。

μModule 穩壓器的 GND 引腳現在變為負輸出軌 （–V外).負載連接在此負輸出和PGND之間。

如圖1（a）的標準降壓配置所示，只需幾個輸入和輸出電容器即可使用μModule穩壓器（如LTM4601）產生一個功能齊全的降壓型DC/DC轉換器。在這種配置中，μModule穩壓器的輸出焊盤連接到其相應的電壓，即V外焊盤連接到外部 V 形外，并且接地焊盤連接到外部接地。如果外部連接更改為圖1（b）所示的配置，降壓μModule穩壓器將變為反相降壓-升壓轉換器。此處為μModule穩壓器的V外焊盤連接到外部 GND，而 GND 焊盤變為負 V外.因此，μModule穩壓器GND指的是–V外.

圖1.只需更改幾次連接，即可將降壓μ模塊穩壓器（a）轉換為負輸出電壓穩壓器（b）

控制信號的電平轉換

由于接地電平（PGND和GND）的差異，配置控制電路需要比功率級更多的考慮。μModule穩壓器參考相對于其自身GND引腳的引腳電壓，但它提供的輸出軌電壓相對于系統接地（PGND）。在這種配置中，將任何PGND參考的外部控制信號（如RUN、TRACK、PGOOD等）傳送到μModule穩壓器，需要將信號轉換為μModule穩壓器的接地參考GND （–V外).

圖2.μModule穩壓器的輸入信號必須從參考的電源地電平轉換至參考的VOUT電源地

下面的電路示例顯示了如何對系統接地參考信號進行電平轉換，以實現RUN、PGOOD和TRACK引腳的兼容性。

運行電平轉換

RUN 引腳輸入允許通過向引腳施加使能信號來打開和關閉 μModule 穩壓器。在許多情況下，可以通過存在V來啟用模塊在在 RUN 引腳和 V 之間使用上拉電阻在，但如果 RUN 引腳要通過外部 PGND 參考信號進行控制，則需要額外考慮。

首先想象一下，如果我們應用PGND參考的使能信號（V英文） 直接連接到負轉換器的 RUN 引腳，無需使用電平轉換電路。由于μModule穩壓器在其RUN引腳上看到的電壓為V英文+ |–V外|，那么（取決于設定的輸出電壓）我們可能會超過引腳的絕對.max額定電壓（并導致器件損壞）。此外，一旦μModule穩壓器導通，使能信號可能不夠低，無法關閉μModule穩壓器。因此，我們需要一個電路將PGND參考的使能信號轉換為適合μModule穩壓器RUN引腳的電平。

圖3中的簡單電路采用PGND參考的使能信號，并將其電平降低到適合RUN引腳的電壓電平。在電路中，當使能信號為高電平時，PNP晶體管Q1導通，產生Rb、Rc的偏置電流，使RUN引腳電壓高于其閾值并打開μModule穩壓器。RUN 引腳最大電壓由 D1 箝位，以防止超過引腳的絕對.max額定值。當使能信號為低電平時，Q1關斷，電阻R3將RUN引腳放電至其門限以下，以關斷μModule穩壓器。注意電阻R3和/或齊納D1可能已經包含在μModule穩壓器封裝內部，有關詳細信息，請參見數據手冊。

圖3.電平轉換使能電路

圖 4 示出了在負輸出配置中與 LTM4609 一起使用的 RUN 引腳電平轉換電路的設置。V在= 10V， –V外= –12V @ 2A。

圖4.具有電平轉換使能電路的 LTM4609

PGOOD電平轉換

PGOOD輸出引腳指示μModule穩壓器輸出電壓是否在穩壓范圍內（PGOOD高電平）或是否在調節范圍內（PGOOD低電平）。模塊 PGOOD 引腳內部是一個漏極開路 MOSFET，因此需要一個上拉電阻來調節偏置電壓。如果要在負輸出配置中使用PGOOD功能，則μModule穩壓器看到的PGOOD信號必須適當地電平轉換至PGND參考信號，以便在系統中進一步使用。

首先想象一下，如果我們直接使用模塊的PGOOD輸出信號，沒有任何電平轉換電路，會發生什么。采用 PGND 參考上拉電源 （VS），因為模塊在其 PGOOD 引腳上看到的最大電壓為 VS+ |–V外|，則（取決于設定的輸出電壓）可以超過引腳的 abs.max 額定值。同樣在此設置中，當模塊PGOOD引腳信號低時，相對于PGND的PGOOD信號可能不適合在系統中使用（即PGOOD低信號電平<系統接地電位）。我們需要一個電路將模塊的PGOOD信號轉換為PGND參考信號，以便在系統中進一步使用。

圖5中的簡單電路采用μModule穩壓器的GND引腳參考PGOOD信號，并將其電平轉換至PGND參考信號PGOOD2，適合在系統中進一步使用。在電路中，當模塊輸出PGOOD高信號時，PMOS M4關閉，R2將PGOOD2拉高至電源電壓Vs.齊納二極管D1保護PGOOD引腳不超過其絕對.max額定值。當模塊輸出PGOOD低信號時，M4接通并將PGOOD2拉低至系統地。請注意，如果 VS+ |–V外|< PGOOD abs.max.

圖5.PGOOD電平轉換電路

下面示出了在負輸出配置中與 LTM4618 一起使用的 PGOOD 引腳電平轉換電路的設置。V在= 12V， –V外= –5V @ 3A。

圖6.具有 PGOOD 電平轉換電路的 LTM4618

軌道電平轉換

TRACK引腳輸入允許μModule穩壓器通過將跟蹤信號（即主μModule穩壓器的輸出電壓軌的分頻版本）饋送到從μModule穩壓器的TRACK引腳來跟蹤另一個電源軌的輸出電壓斜坡。每個μModule穩壓器的內部控制器看到的TRACK引腳電壓與其μModule GND引腳相關，但在要配置兩個負輸出轉換器進行跟蹤的應用中，μModule穩壓器的GND引腳可能處于不同的電位。主機和從機GND引腳電位的差異意味著主機提供的跟蹤信號不能直接施加到從機的跟蹤引腳上。在這些類型的應用中，需要額外考慮以確保從相看到來自主相的正確參考跟蹤信號。

在圖7的簡單電路中，主器件μModule的GND引腳參考跟蹤信號（Vo1Div – negVo1）提供給差分放大器的輸入端。差分放大器由一個電源供電，該電源以從機μModule穩壓器的GND引腳為基準（在本例中，它由從機自己的INTVC穩壓器供電）。由于放大器以從μModule穩壓器的GND引腳為基準，因此其輸出信號是輸入跟蹤信號的電平轉換版本，正確參考從器件的GND引腳。然后將放大器的輸出信號施加到從機的TRACK引腳，允許從器件跟蹤主站輸出軌電壓的移動。

圖7.軌道電平轉換使能電路

圖 8 示出了兩個 LTM4618 μModule 穩壓器的跟蹤性能，這些穩壓器采用跟蹤引腳電平轉換電路，配置為負輸出配置。V在= 12V， –V輸出1= –5V @ 2A， –V輸出2= –2V @ 2A。

圖8.針對負電壓的 LTM4618 跟蹤外

結論

μModule穩壓器允許設計人員幾乎毫不費力地產生負輸出應用，就像正輸出應用一樣。事實上，任何標準的降壓μModule穩壓器演示板都可以輕松配置為負輸出應用。本文總結了因電源接地和μModule GND （–V）之間的相對接地電平差異而產生的控制電路設計考慮因素。

審核編輯：郭婷