专业音频产品中使用了各种运算放大器、ADC、DAC等器件。有时这些器件不仅需要正电源轨供电，还需要负电源轨供电，对电源轨的噪声要求也相当高。除了噪声要求之外，根据专业音频产品的形态分类，电源轨的设计还会考虑效率、PCB面积、成本等因素。例如，在有电池的产品中，电源轨的高效率预计会延迟电池的使用；在手持/便携产品中，希望电源轨的外围电路尽可能简单，以减少PCB面积，满足产品的体积要求。
产生正电轨的不同方案众所周知，所以本博客主要与大家分享产生负电轨的不同方案，通过比较不同方案的优缺点，帮助大家选择适合自己产品的低噪声高效率负电轨设计方案。
目前市场上产生负功率轨的方案有几种:电荷泵芯片方案、升压芯片结合电荷泵电路方案、压降芯片VOUT与GND反向连接方案、反向BUCK-BOOST芯片方案、反向BUCK芯片方案。其中，反向降压芯片方案是TI的独家方案。
1)电荷泵芯片方案:
通常，电荷泵芯片的内部元件主要是电容和开关。电荷泵的内部电容器的充电和放电通过打开和关闭开关来控制，以产生负输出电压。以下是LM2776内部结构的示例。充电阶段，S1和S3开关闭合，开关电容连接在输入电压和地之间，充电电容充电至输入电压VIN。在放电阶段，S2和S4开关闭合，开关电容器的阳极接地，阴极连接到VOUT。如果负载电流为0，VOUT为-VIN。如果负载电流不为0，在计算VOUT时应考虑MOSFET开关的寄生电阻、电容的ESR和电容充放电时的电荷损失。
下图为WEBENCH在线仿真工具生成的TPS63710参考电路，VIN=12V，VOUT=-5V，IOUT=1A:
综上所述，以上四种主要的负电源轨发电方案中，电荷泵芯片方案是最简单、性价比最高的方案，但适用于负载电流在200毫安以下的应用场景；反向BUCK-BOOST芯片方案可以输出绝对值较大的负电压，满足较大负载电流的需求，其效率略高于电荷泵芯片方案。但单个反向BUCK-BOOST芯片产生的负输出电压纹波和噪声较大，需要增加额外的负LDO；当向噪声敏感运算放大器和其他元件供电时；反向BUCK芯片方案是最有效的方案，它可以在不增加额外LDO的情况下产生低噪声、小纹波的负输出电压。每个方案都有它的优点，要结合你们产品的特点来考虑。
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