由两个直流电源组合产生正、负电压

Keysight Technologies电子工业解决方案集团电池测试解决方案架构师

2012年，我写了两篇文章电子设计文中讨论了几种利用极性反转继电器产生电压可能为正或负的功率信号的方法(“用继电器将正电压变为负电压”)使用双极电源(“双极电源运行的范围”)．在这篇文章中，我提出了第三种方法，使用两个直流电源来产生可以在电压中走向正负的功率信号。

快速回顾以前的方法

实现这一目标的最低成本的方法是使用1象限单极直流电源(图1)配备极性反转继电器。然而，使用极性反转继电器带来了三个主要的限制:在极性反转继电器操作期间的电源中断;不能提供小的正、负电压;并且由于继电器切换所需的时间增加了测试执行时间。此外，当应用需要大电流时，找到合适的极性反转继电器可能是一个挑战。

另一种方法是使用双极电源(图1 b)．它的主要特点是，从一个单一的一对端子，电源可以提供正电压和负电压。因为没有继电器来切换极性，双极电源可以平稳地从正电压，到零电压，再到负电压。它还可以调节零电压或其他非常小的电压。

然而，由于设计的复杂性，双极电源往往比单极直流电源贵得多。由于大多数直流电源应用可以充分满足标准单极直流电源，大多数电源制造商不提供多种双极品种。

1.电源可以配置在1象限单极，2象限单极，和4象限双极设置产生正电压和负电压。

反串联的正、负电压

还有另一种选择。您可以在反串联配置中使用两个单极直流电源(图2)．

在这种配置中，主电源需要额定电压为最大电压的两倍。如果你需要从+20 V到-20 V，那么主电源需要额定为+40 V。在这种反串联配置中，二次电源是“向后”连接的，并提供一个恒定的最大负电压。因此，在这种情况下，它提供- 20v的电压。

2.这种反串联设置可以在电机的终端实现+20到–20v。

二次电源必须是一个浮动电源，以便它可以连接“向后”作为一个负电压电源。还请注意，对于二次电源，电流将以相反的方向流过电源。因此，该电源将需要是一个浮动的2象限单极直流电源(图1 c)支持正负电流，就像KeysightN6782A或公司的APS的家庭．

如你所见表格在美国，主要供应商会做所有的工作。二次电源保持在一个恒定的+20 V，但产生-20 V，因为它是在反串联配置。要在终端实现正、负变化信号，只需要改变主电源，简化了编程。通过使用快速直流电源作为主电源，你可以产生功率信号高达几千赫兹。

它的一个应用是为任何需要正电源(即设备本身不是电源)但需要正电压和负电压的设备供电。举个例子来说吧，我需要为游戏设计中的触觉反馈应用中使用的马达充电，在这个应用中，马达与驾驶模拟器中的方向盘相连。当施加+20 V时，电机顺时针旋转。当施加- 20v时，电机逆时针旋转。所以，通过在+20到-20 V之间快速改变电机的驱动电压，我们可以转动轮子，并给玩家反馈，如阻力转动轮子或路面颠簸。

采用这种反串联配置，虽然安装的总成本是单一电源的两倍，但它仍将比相同额定功率的单一双极电源更便宜。与带有极性反转继电器的电源不同，反串联配置在信号从正到负切换时不会出现电源中断。