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プラス・マイナス電源設計

高精度な測定機器を開発する場合、プラス・マイナス両電源が必要なオペアンプやADコンバータを使用します。その場合、問題となるのがプラスとマイナス電源の設計です。

プラス・マイナス電源設計の問題点(1)

プラス・マイナス電源を設計する時の問題点としては、電源回路が複雑になることです。

単純な降圧型のスイッチング電源回路を設計した場合でも、ディスクリートで設計した場合複雑になりますが、反転型のマイナス電源を設計するとなると、更に複雑になります。

図1は、LTC3863とLTC3864を使用した、スイッチング電源の±5V出力の電源回路の例になります。2つのスイッチングレギュレータを使用しているので回路規模も大きくなり、パターン設計が難しくなる問題点があります。

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図1: ディスクリートによるプラス・マイナス電源回路

プラス・マイナス電源設計の問題点(2)

スイッチングレギュレータの出力はノイズが大きい為、オペアンプやADコンバータに直接入れる事は出来ない為、図1の回路に対してリニアレギュレータが2つ必要になります。その為、回路規模は更に大きくなります。

スイッチングレギュレータ1つで、プラスマイナス電源を構成した回路例が図2になります。

先程の例よりもシンプルになりましたが、これでも、まだ複雑に感じます。

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図2:1つのスイッチングレギュレータ+LDO回路構成

ワンチップ・ソリューション

従来のスイッチングレギュレータでは、ワンチップ構成になっても周辺部品が多い回路構成でした。

しかし、μModuleシリーズのLTM8049を使用することで、インダクターやパワーFETを含めた周辺部品を内蔵した非常にシンプルな回路構成でプラス・マイナス電源を構成することが可能になりました(図3)。

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図3:LTM8049

LTM8049は、スイッチングレギュレータの為、アナログ回路に使用する時は、後段にリニアレギュレータを入れる必要が有ります。

最大150mA未満の負荷電流の場合は、リニアレギュレータのワンチップ ソリューションのLT3032を使用することで回路構成がシンプルになります(図4)。

LTM8049とLT3032を使用すれば、2つのICで、アナログ回路に使用できるローノイズのプラス・マイナス電源を構成することが可能になります。

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図4:LT3032

これ以上シンプルにすることは無理?と思ってしまいますが、シンプルなアナログ回路なので「50mAまでの電流で問題無いよ!」と言っていただければ、ワンチップソリューションが可能になります。

チャージポンプ+リニアレギュレータの構成をワンチップに収めたLTC3260を使用することが可能です。

出力は、リニアレギュレータを通しているのでローノイズの電源を得ることが可能です。フロントエンドの回路で少しアナログ回路がある場合などに最適なソリューションです。

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図5:LTC3260回路図と出力波形

 

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