在专业音频应用中生成负电源轨的方法与开关电源的作用和原理相辅相成理解其工作原理就像将物品从黑暗中点亮
我知道电荷泵芯片方案是最为简单且性价比较高的方案，但是适用于 200mA 以下负载电流的应用场景，专业音频产品系统产品中会使用到多种多样的运算放大器，ADC 和 DAC 等器件，这些器件有时候不仅需要正电源轨进行供电，还会需要负电源轨进行供电(例如常见的负电压值有 -5V，-12V 和 -15V 等)，且对供電電源轨的噪声也相当有要求。除了噪声要求之外，我还需要考虑效率、PCB 面积、成本等因素。例如，对于带电池的产品，我希望能延长電池使用时长; 对于手持式 / 便携式产品，我希望能减小 PCB 面积以满足產品體積要求。
生成正電源轨的不同方案已经為大家所熟知，因此這篇文章主要跟大家分享一下不同的負電源軌生成方案，通過對比不同方案的優缺點，以幫助大家選擇適合自己產品的低噪聲、高效率負電源軌設計方案。
目前市面上可見的一些生成負電源軌的心智包括：以升壓芯片結合充放電單元（即開關）來實現負輸出；降壓芯片 VOUT 與 GND 反接方式；反向 BUCK-BOOST 芯片或反向 BUCK 芯片方式。在這些方法中，有一些是專門為特定應用而設計，比如 TI 的獨家反向降壓芯片技術。
首先，我們來看一種名為 LM2776 的內部結構示意圖。在充填階段，S1 與 S3 開啟閉合 (S2 和 S4 打開狀態) 時，這樣開關容量被連接在輸入伏打與地之間，並將充填容量充滿到輸入伏打 VIN 上。而在排放階段時，由於 S2 和 S4 打開閉合 (S1 和 S3 為打開狀態) 時，這樣開關容量陽極連接地，而陰極則連接 VOUT，如果負載不是零，那麼 VOUT 就會是 -VIN。如果負載不是零，那麼計算 VOUT 值還需考慮 MOSFET 開關寄生阻抗、儲存設備 ESR 以及儲存設備在充填排放過程中的損失等因素。
此外，在使用 LM2776 這種複雜情況產生的負輸出時，有兩個點要注意：LM2776 能夠驅動的小型負載，但通常最大負載並不超過 200mA。如果要驅動大量耗費功率的情況下，它可能會導致快速變化和效率下降。此外，即使是在一般情況下LM2776 或其他類似的增益轉換器也會產生較大的纖維波浪，使得它無法直接提供給那些對纖維波浪敏感模擬器件，如運算放大器或者數字/數碼轉換機械（ADC/DAC）。因此，在這些情況下，一個 LDO 膜層可以被添加到後方，以提高 PSRR 降低紋波並減少干擾。
