TI产生负电压的电源模块使用问题

王敏志

概述

         2013年开年项目新一批板子制作完成并焊接好就要开始调试了，再测试各种电压的时候发现一路-3.3V电压不准，输出的只有-2.78V左右。纠结了很长一段时间，排除虚焊、调压电阻等等问题，正一筹莫展之时拿起原先老板子和新板子对照发现两块板子此处焊接的电源模块有细微差别，老板子使用的型号是PTN78000AAH，而新板子上焊接的是PTN78000WAH，由此引开了我对这块电路的思考。

电路图介绍

         图1是我实际设计的电路原理图，这个电路是我从同事哪里Copy过来的，其经过了过往产品应用验证，所以原理设计不会存在什么问题。

图1：-3.3V电压产生电路

两种TI模块的比较

         图1所示，笔者实际用到的是PTN78000AAH，而实际焊接上去的是PTN78000WAH，这个两个模块封装一样，引脚定义1脚和5脚颠倒其他引脚大致一样（3脚定义在笔者的应用中可以忽略）。其实看手册，TI明确定义AAH是产生负电压，而WAH是用来产生正电压的，由于采购时的疏忽误把WAH当AAH买回来了，笔者焊接的时候也没有仔细检查，所以在毫无知情的情况下就直接给板子上电测试了，事后回想还是惊出一身冷汗。图2是PTN78000AAH和PTN78000WAH的典型应用电路连接图。

图2：PTN78000AAH和WAH的典型应用

         根据PTN78000WAH手册给出的信息，调整反馈电阻也能正常输出-3.3V电压，而且给后面的负载（ADC的driver）使用时并没有发生什么异常情况。笔者对模拟电路不甚熟悉，DCDC模块的工作原理也不太了解，所以针对上述问题咨询了TI和Linear的技术支持。

技术咨询结果

         我们先来看TI给出的答复，由于是通过邮件咨询，TI的support答复非常及时也比较给力。归纳起来，TI技术支持的观点是PTN78000WAH不适宜提高负电压，因为该模块如果按照图1所示电路焊接的话，后面负载会有短路的风险如图3所示。而我的理解是负载的供电应该是不会与GND短接，而是PNT78000WAH模块本身的Vo输出接地是否有风险的问题。

图3：TI技术支持关于PTN78000WAH反接风险答复

         另外，TI技术支持同时也给出了如果确实需要用PTN78000WAH（这里就事论事，实际当然不能这样应用）产生负电压的话，其电路设计应该修改如图4所示。

图4：PTN78000WAH输出负电压较安全的修改电路

         我的疑问是我已经按图1使用了PTN78000WAH，也就是图3揭示的风险已经发生，似乎器件仍然能正常工作嘛！

         下面我们来看Linear工程师的回答，我是在EDNChina的Linear论坛提交了此问题。论坛工程师的答复归纳是某些DCDC模块确实可以直接正反接来分别获得正负电压的输出，并推荐了Linear的一款产品 - LTM8023，在此器件手册里分别有输出正负电压的典型应用，如图5所示。

图5：Linear的DCDC模块LTM8023分别产生正负电压的典型电路

         图5-b和图4有些类似，注意输入滤波电容跨接在V_IN和负电压之间，输出滤波电容跨接在V_OUT和负电压之间。而如果直接将PTN78000WAH焊接在如图1所示的电路上，那么输入滤波电容就跨接在V_IN和GND之间了，这是直接用WAH替换AAH的风险所在。

         最后，Linear网站工程师提出并不是任何输出正电压的模块都可以如图那样得到负电压。理解这个电路的关键是对于DCDC而言，只有压差，即电势，但是没有绝对的电位。只要有了压差，电路就能正常工作。这段话需要仔细琢磨，找时间好好消化下DCDC转换原理。

参考

[1] TI PTN78000AAH手册

[2] TI PTN78000WAH手册

[3] Linear LTM8023手册