Regulatory napięcia ujemnego

Jestem trochę zdezorientowany, dlaczego istnieją i jakie są ich rozróżnienia między zwykłymi dodatnimi regulatorami napięcia.

Wydaje mi się, że gdybym chciał uzyskać -5 V z -12 V i 0 V, podłączyłbym normalny regulator 7 V, z -12 V do jego GND i 0 V do jego .$V_{in}$

Czy prąd płynie w innym kierunku? Regulator dodatni usmażyłby się lub spowodowałby przerwanie obwodu?

Prosta odpowiedź: w twoim przypadku dostaniesz 5 V, ale odniesiesz się do -12 V zamiast do ziemi. Innymi słowy, miałbyś -7 V, a nie -5 V. Ponadto regulator będzie tylko źródłem prądu na szynie -7V nie zatopić go jak należałoby oczekiwać dla napięcia ujemnego.

Jeśli chcesz uruchomić część obwodów od 5 V między -7 V a -12 V (-12 V będzie masą dla tego obwodu), możesz użyć regulatora dodatniego zgodnie z opisem. Jeśli jednak chcesz poprowadzić obwód między masą lub wyższym a -5 V, potrzebujesz regulatora ujemnego.

Weźmy więc twój przykład 0 V i -12 V. Z punktu widzenia regulatora dodatniego nie masz 0 V i - 12 V. Jego GND, to znaczy lokalne 0 V, jest tym, co jest podłączone do jego styku GND. Z punktu widzenia wszystkiego, co jest dołączone po regulatorze, GND regulatora jest jego własnym GND, a Vcc regulatora jest jego własnym Vcc.

To, co tu zrobiłeś, polega na zastąpieniu reszty obwodu generatorem Thévenin. Obciążenie nie dba o to, co masz po drugiej stronie, ponieważ po prostu zobaczy dodatnie napięcie.

Rzućmy okiem na ten uproszczony obwód:

Tutaj mamy napięcie -12 V podłączone do styku GND regulatora, zewnętrzny GND podłączony do Vin regulatora i mamy obciążenie podłączone do regulatora. Napięcie na obciążeniu w tym przypadku wynosi +7 V, ponieważ masa obciążenia jest taka sama jak masa regulatora. Zasadniczo stworzyliśmy nową wirtualną masę, z której możemy policzyć napięcie, jednak główny punkt jest następujący: nie ma dużej różnicy z punktu widzenia obciążenia między tym a wywołaniem GND +12 V i GND -12 V. Musisz już gdzieś mieć napięcie ujemne, a zwykle są tam ujemne regulatory, aby rozwiązać problem gdzieś. Również gdy napięcie na obciążeniu będzie wynosić -5 V z punktu widzenia głównego uziemienia, będzie to +7 V z punktu widzenia obciążenia.

Oto kolejny obwód, który wykorzystuje to samo rozumowanie co poprzedni:

Główną różnicą jest to, że obciążenie faktycznie widzi napięcie +5 V względem własnego uziemienia. Napięcie to wynosi -7 V w odniesieniu do głównej masy obwodu, ale samo obciążenie tego nie zobaczy, ponieważ masa ładunku będzie zmęczona wraz z masą regulatora.

Spójrzmy teraz na obwód 7905:

Masz taką samą masę między stroną obciążenia regulatora a stroną wejściową regulatora! To jest ważne! W prawie wszystkich sytuacjach, w których termin negative regulatorjest ważny, dzieje się tak, ponieważ już gdzieś masz regulator dodatni. Urządzenia, które muszą stosować zarówno napięcie dodatnie, jak i ujemne (takie jak wzmacniacze operacyjne w niektórych konfiguracjach), będą musiały mieć napięcie dodatnie względem wspólnego uziemienia i napięcie ujemne względem wspólnego uziemienia. Podczas gdy na twoim przykładzie dostaniesz -5 V względem głównego uziemienia, będziesz już musiał jakoś wytworzyć napięcie ujemne.

Wydaje mi się, że gdybym chciał uzyskać -5 V z -12 V i 0 V, podłączyłbym normalny regulator 7 V, z -12 V do jego GND i 0 V do jego Vin.

Nie ma powszechnie dostępnego regulatora 7 V IMO, a twoje rozwiązanie zachowałoby się nieoczekiwanie w przypadku braku regulacji -12 V:

Powiedzmy, że napięcie rośnie do -10 V z powodu wyższego prądu. Teraz wyjście będzie w twoim przypadku tylko -3 V. Regulator 7905 nadal będzie generował napięcie -5 V.