3.3v升壓到12v電路圖（一）

用3V電源為12V壓電式揚(yáng)聲器供電電路

矮型壓電式揚(yáng)聲器可為便攜式電子設(shè)備提供優(yōu)質(zhì)的聲音，但要求加在揚(yáng)聲器元件兩端的電壓擺幅大于8Vp-p。可是，大多數(shù)便攜設(shè)備只有一個(gè)低壓電源，傳統(tǒng)的電池供電放大器無(wú)法提供足夠大的電壓擺幅來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電式揚(yáng)聲器。解決這一問(wèn)題的一種方法是使用圖1中的IC1，你可以將IC1配置得能用高達(dá)12Vp-p的電壓擺幅來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電式揚(yáng)聲器，并由3V電源供電。IC1的型號(hào)是MAX4410，它含有一個(gè)立體聲耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及一個(gè)能從正3V電源獲得一個(gè)負(fù)3V電源的反相電荷泵。

因此，為驅(qū)動(dòng)放大器一個(gè)內(nèi)部±V電源，就能使IC1的每個(gè)輸出端提供6Vp-p擺幅。再將IC1配置成一個(gè)BTL（橋接式）驅(qū)動(dòng)器，就可將負(fù)載上的最大電壓擺幅增加2倍，達(dá)到12Vp-p。在BTL結(jié)構(gòu)中，IC1的右通道用作主放大器，它決定IC1的增益，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的一端，并為左通道提供一個(gè)信號(hào)。如果把IC1配置成一個(gè)增益為1的跟隨器，則左通道將右通道的輸出反相后，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的另一端。為了確保失真低和匹配良好，你應(yīng)該用精密電阻調(diào)節(jié)左通道的增益。

圖1這種橋接式負(fù)載配置可將放大器的電壓擺幅成倍增大　　我們使用松下公司（www.panasonic.com）的WM-R57A壓電式揚(yáng)聲器對(duì)該電路進(jìn)行了測(cè)試，繪出THD+N（總諧波失真+噪聲）曲線(xiàn)（圖2和圖3）。要注意的是，在圖2和圖3中，總諧波失真和噪聲隨頻率的增加而增加。因?yàn)閴弘娛綋P(yáng)聲器對(duì)于放大器來(lái)說(shuō)幾乎是一只電容，所以揚(yáng)聲器的阻抗隨頻率的增大而下降，結(jié)果是從放大器中吸收更大的電流。

IC1不隨這一揚(yáng)聲器而變化，但是，具有不同特性的揚(yáng)聲器也許會(huì)引起不穩(wěn)定性（圖4）。在那種情況下，你可以增加一個(gè)與揚(yáng)聲器串接的簡(jiǎn)單電阻/電感網(wǎng)絡(luò)，把揚(yáng)聲器的電容與放大器隔離開(kāi)來(lái)（在圖1的虛線(xiàn)內(nèi)）。這一網(wǎng)絡(luò)能在IC的輸出端保持一個(gè)約10Ω的最小高頻負(fù)載，從而保持電路的穩(wěn)定性。

圖2 圖1電路的THD+N對(duì)輸出電壓曲線(xiàn)是根據(jù)對(duì)該電路的測(cè)試?yán)L制的。

圖3 圖1電路的THD+N對(duì)頻率的曲線(xiàn)是根據(jù)對(duì)該電路的測(cè)試?yán)L制的。

圖4 ?圖1中驅(qū)動(dòng)一只WM-R57A壓電式揚(yáng)聲器IC1的OUTR輸出端的階躍響應(yīng)，表明IC1是不隨揚(yáng)聲器變化的。
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3.3v升壓到12v電路圖（二）

采用H橋變壓驅(qū)動(dòng)器（MAX256）和LDO（MAX1659），將3.3V輸入轉(zhuǎn)換為12V（15V）隔離輸出電源（圖1）。這一通用的電源方案能夠用于各種不同場(chǎng)合的隔離電源應(yīng)用，但主要針對(duì)工業(yè)傳感器、工業(yè)自動(dòng)化、過(guò)程控制以及醫(yī)療電子等領(lǐng)域。

圖1.Riverside子系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖

實(shí)驗(yàn)室測(cè)量

對(duì)設(shè)計(jì)的12V和15V兩種輸出情形進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)調(diào)整R2、R3阻值可以獲得其它輸出電壓。

設(shè)置為12V輸出時(shí)，電路可以提供最大165mA的負(fù)載電流。當(dāng)設(shè)置為15V時(shí)，可以提供60mA的負(fù)載電流。

為了提高負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，用戶(hù)可以提高輸入電源的電壓或適當(dāng)提高變壓器匝比。更多信息，請(qǐng)參考MAX256數(shù)據(jù)資料。圖2和圖3中注釋了功率效率。

圖2.12V輸出電壓下的效率

圖3.15V輸出電壓下的效率

輸出噪聲可以很好地控制在輸出電壓的0.5%以?xún)?nèi)，噪聲主要來(lái)源于MAX256的開(kāi)關(guān)脈沖。

3.3v升壓到12v電路圖（三）

MC3406A是一種新型單片升降壓DC-DC變換器集成電路，其輸入電壓為3～40V，輸出電壓可調(diào)，輸出開(kāi)關(guān)電流可至1.5A，并有溫度補(bǔ)償參考電壓源，有電流限制功能。該集成電路只需配用少量外部元件，就能組成升壓、降壓、電壓反轉(zhuǎn)型DC-DC變換器，可廣泛應(yīng)用于各種便攜式儀器、儀表等設(shè)備。

MC3406A用作升壓式DC-DC變換器電路：

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3.3v升壓到12v電路圖（四）

LTC1872這一款電流模式升壓DC/DC控制器，其工作頻率550KHz、輸入電壓范圍2.5V~9.8V、負(fù)載電流高達(dá)2A。圖為3.3V到5V的升壓變換器電路。其應(yīng)用包括1和2節(jié)鋰離子電池供電的便攜裝置，如PDA、GPS系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用的板級(jí)升壓變換。

此器件的高工作頻率可使電感器和電容器的數(shù)值和大小減小，使設(shè)計(jì)可封裝在小于110mm2的面積內(nèi)。270μA低工作電流、8μA關(guān)閉電流和高達(dá)90%的效率都有助于延長(zhǎng)電池使用壽命。LTC1872保證輸出電壓精度±2.5%。輸出出電壓只受外部元件性能的限制。為避免N-溝MOSFET工作在低于安全輸入電壓電平之下，該器件具有欠電壓鎖定特性。當(dāng)輸入電源電壓低于2V時(shí)，關(guān)斷N-溝MOSFET和控制器，而欠壓電路仍在工作（它只耗電幾微安）。

3.3v升壓到12v電路圖（五）

3.3V到5V/1A升壓為換器電路

LTC3401和LTC3402主要特性有：高達(dá)3MHz開(kāi)關(guān)頻率、97%效率、小于1V的輸入。它們能為單節(jié)同步升壓變換器提供最高的功率密度，在只有0.05in2面積內(nèi)提供高達(dá)5W的穩(wěn)壓輸出。它們所具有的微型尺寸、高效率和寬輸出電流范圍特別適合于尋呼機(jī)、無(wú)繩電話(huà)、GPS接收機(jī)和手持儀器的應(yīng)用要求。

為了達(dá)到高效率每個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器都包含一個(gè)0.16ΩN－溝道MOSFET開(kāi)關(guān)晶體管和一個(gè)0.18Ω同步整流器。LTC3402能給出高達(dá)1A的負(fù)載電流（2A開(kāi)關(guān)電流），效率為95%，而耗電只有38μA（在BurstMode工作）。LTC3401是具有500mA輸出能力的類(lèi)似器件。

用一個(gè)定時(shí)電阻器可編程300KHz~3MHz開(kāi)關(guān)頻率，以使電路達(dá)到最佳的RFI抑制和最高效率。為了改善敏感的音頻和IF頻段的開(kāi)關(guān)諧波抑制，LTC3401或LTC3402振蕩器可同步外部時(shí)鐘。在同步期間或當(dāng)MODE/SYNC引腳為低態(tài)時(shí)，禁止BurstMode工作，以防止來(lái)自低頻波紋的干擾。

LTC3401和LTC3402設(shè)計(jì)為在0.85V輸入電壓（典型值）下啟動(dòng)。一旦啟動(dòng)，IC工作靠Vout而不是Vin。在該點(diǎn)，內(nèi)部電路不依賴(lài)于輸入電壓，因而不需要大的輸入電容器。輸入電壓可降到低于0.5V而不影響工作，從而在低電壓下電源能提供足夠的能量。
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3.3v升壓到12v電路圖（六）

如圖左端接3.3VCMOS電平，可以是STM32、FPGA等的IO口，右端輸出為5V電平，實(shí)現(xiàn)3.3V到5V電平的轉(zhuǎn)換。

現(xiàn)在來(lái)分析下各個(gè)電阻的作用（抓住的核心思路是三極管的Vbe導(dǎo)通時(shí)為恒定值0.7V左右）：

假設(shè)沒(méi)有R87，則當(dāng)US_CH0的高電平直接加在三極管的BE上，》0.7V的電壓要到哪里去呢？

假設(shè)沒(méi)有R91，當(dāng)US_CH0電平狀態(tài)不確定時(shí)，默認(rèn)是要Trig輸出高電平還是低電平呢？因此R91起到固定電平的作用。同時(shí)，如果無(wú)R91，則只要輸入》0.7V就導(dǎo)通三極管，門(mén)檻電壓太低了，R91有提升門(mén)檻電壓的作用（可參見(jiàn)第二小節(jié)關(guān)于蜂鳴器的分析）。

但是，加了R91又要注意了：R91如果太小，基極電壓近似

只有Vb》0.7V時(shí)才能使US_CH0為高電平時(shí)導(dǎo)通，上圖的Vb=1.36V

假設(shè)沒(méi)有R83，當(dāng)輸入U(xiǎn)S_CH0為高電平（三極管導(dǎo)通時(shí)），D5V0（5V高電平）直接加在三極管的CE級(jí)，而三極管的CE，三極管很容易就損壞了。

再進(jìn)一步分析其工作機(jī)理：

當(dāng)輸入為高電平，三極管導(dǎo)通，輸出鉗制在三極管的Vce，對(duì)電路測(cè)試結(jié)果僅0.1V

當(dāng)輸入為低電平，三極管不導(dǎo)通，輸出相當(dāng)于對(duì)下一級(jí)電路的輸入使用10K電阻進(jìn)行上拉，實(shí)際測(cè)試結(jié)果為5.0V（空載）