Solución:
Si solo necesita unos pocos mA, la solución más simple es usar un bomba de carga como el ICL7660 para crear -5V desde + 5V:
Como puede ver, solo necesita algunos componentes. Esta simplicidad tiene su precio, y es que el voltaje de salida comienza a caer si lo carga con más de unos pocos mA.
Alternativamente, puede utilizar un invertir SMPS (Fuente de alimentación conmutada), como este
lo que permitirá más actual. La relación R1 / R2 establece el voltaje de salida. Esta es la aplicación de cambio más simple que conozco. Sin embargo, un SMPS requiere una cuidadosa selección de componentes y diseño de PCB para obtener una buena eficiencia y baja EMI.
- Los voltajes de suministro de Opamp + ve y -ve no tienen que ser iguales. Lo que se requiere es que los voltajes utilizados f = proporcionen un “margen superior” adecuado para las señales que se manejarán.
El amplificador de instrumentación INA101HP (hoja de datos) dice que el suministro mínimo permitido es +/- 5 Voltios y el máximo es +/- 20. La hoja de datos no dice qué tan cerca se acercará Vout a los rieles de suministro a suministros de +/- 5 V pero con +/- Los suministros de 15 V Vout pueden ser típicamente de +/- 12,5 V, por lo que probablemente obtenga de 2 a 3 voltios menos en la parte superior e inferior del rango de Vout.
Hay varias formas de hacer suministros de voltaje negativo de baja corriente.
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Puede utilizar una “bomba de diodos” impulsada por una señal de onda cuadrada procedente de un pin del procesador.
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Igual que el anterior pero con su propio oscilador interno. Los circuitos integrados de multiplicador de voltaje capacitivo hacen esto, por ejemplo, el conocido ICL7660 (hoja de datos ->), pero es posible que la relación de refuerzo (Vout / Vin) no satisfaga las necesidades.
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Versiones de bricolaje de la funcionalidad 7660: permiten tantas etapas como se pueda considerar razonablemente con las consiguientes relaciones Vin / Vout más altas. .
Convertidor de voltaje negativo ICL7660: extremadamente fácil de implementar.
Además, los circuitos integrados como el controlador MAX232 RS232 tienen bombas de diodo de condensador incorporadas y se pueden usar como fuentes para suministrar amplificadores operacionales. Hoja de datos MAx232
Si tiene + 5V disponible, entonces un 7660 le dará un poco menos de -5V de salida, por debajo de las especificaciones oficiales, PUEDE funcionar pero marginal. Usar un MAX232 o una versión similar más moderna le daría> +/- 8V, más que suficiente.
Si solo tiene 3V3 disponible, sus opciones son más limitadas. (Pensé que Arduino usaba un suministro de 3V3, pero dices que tienes 5V disponibles de una forma u otra, así que no es un problema). El inversor de dos transistores que describo hará el trabajo (necesitaría dos). O puede construir una bomba de diodos de múltiples etapas y obtener> +/- 5V de 3V3 o lo que sea.
También puede usar el barato, disponible y muy flexible (y muy antiguo) MC34063 (hoja de datos ->. Estos son aproximadamente 60c en 1 en Digikey y se pueden usar en casi todas las topologías de smps conocidas. No es muy eficiente según los estándares modernos. en 3V – 40V.
A continuación se muestra un ejemplo de un MC34063 en una fuente inversora, de positivo a negativo. +4,5 – 6 V de entrada / -12 V de salida, pero se puede proporcionar cualquier relación deseada. Aparte de las tapas de los filtros de entrada y salida, se necesitan 3 x R, 1 x D, 1 xc y el IC. Similar para otros modos como stepup.
El MAX232 que se muestra aquí usa más condensadores pero produce voltajes negativos y positivos. Hay muchas variantes en este IC, incluidas algunas que usan tapas de 0.1 uF y algunas que tienen tapas internas. (Los convertidores / controladores de nivel RS232 son una ventaja en este caso :-)).
– Alguna forma de SMPS (fuente de alimentación conmutada) que utiliza un inductor.
Un smps no suele ser una opción preferida debido a su complejidad. Sin embargo, el siguiente circuito “LD Flasher” que desarrollé hace algunos años (y que probablemente ha sido coinventado por muchas otras personas) puede proporcionar un suministro negativo con muy pocos componentes y a bajo costo.
Como se muestra aquí, es un LED intermitente, pero si no se utiliza ningún LED y se conecta un diodo en el colector de Q1 (parte superior de L1) se producirá voltaje negativo. Esto podría ser potencialmente un suministro de programador, suministro de polarización de LCD, suministro de amplificador -ve, etc.
Como se muestra, el colector Q1 se conduce negativamente bajo tierra cuando Q1 se apaga hasta que se disipa la energía en L1. Cambie los tipos de tierra y suministro y transistor por suministro + ve. Agregue un diodo de la salida para usarlo como fuente de CC. L1 – inductor tipo “resistor” pequeño en maceta o muchos otros – experimento. Q1 Q2: casi todos los transistores pnp y npn pequeños “jellybean”. C1 polarizado solo para obtener alta capacitancia por tamaño. Puede ser, por ejemplo, cerámica si la capacitancia es lo suficientemente alta para las necesidades. Utilice solo LED2 (mejor) o LED1 a la vez.
Constante de tiempo ~ = R2 x C1.
La constante de tiempo prolongada conduce a pulsos discretos. La constante de tiempo corto produce una frecuencia de salida más alta. Utilice una resistencia entre Q1b-Q2c para voltajes de suministro más altos. La resistencia en serie con C1 extenderá la longitud del pulso.
Este circuito generalmente se presenta con una carga de algún tipo en lugar de L1; puede ser un LED (dependiendo del voltaje o una base de transistor (parte de una etapa siguiente) o una bombilla, etc. Mi ‘innovación’ fue la muy obvia uno de usar un inductor (L1) como carga. Esto proporciona un pulso de corriente en L1 cuando Q1 está encendido y cuando Q1 se apaga, L1 “regresa” y entrega el voltaje necesario para descargar la energía de L1 a la carga.