12V转-48V电源方案

1、方案要求

针对我司老式PBX电路需求，现需要做出一个能产生-48V的电源方案，该方案的要求基本为输出电压-48V，精度10%以内，电流限流大于20mA即可。针对该需求，提出一下方案设定。

2、 方案选型

A、 基于STM8的DC-DC 设计思路：

基于我司已有的FXS口电路产生-48V反馈的高压电路，去掉32系列的Codec产生的PWM波输出信号和反馈控制信号，改为由STM8单片机提供PWM信号以及接收-48V电平分压后的反馈信号。

如下图：

我司使用的FXS口电路，检测电压反馈端口有3个，DCFF检测，SDCHA与SDCLA的压差检测，以及VBATA的-48V反馈检测。针对前两者反馈检测手段的模拟，其波形如下：

模拟其反馈算法，调节PWM波的占空比比较困难，难度在于算法比较复杂，目前的单片机实现比较困难，因此，目前的反馈检测手段，前两者检测预留接口到单片机，程序代码暂时不写，目前只做-48V的反馈检测。

那么，针对-48V的反馈检测，需要做到一下两点：

1、-48V电压过高，需要将其进行分压，分到低压后输入到单片机；

2、负压输入到单片机后无法进行AD采样，那么需要进行反相后输入到单片机进行采样。

-48V分压可以通过分压电阻实现，将其转换为-2V；而针对其极性反转，反相电路可以通过运放反相电路实现，用一路放大器LM358即可，模拟仿真电路如下：

综上所述，单片机实现12V转-48V电路，硬件实现可行，剩余的工作为单片机生产PWM波以及针对反馈的VBATA电压进行AD采样，反馈调节PWM波的占空比即可。

B、基于TPS61170的3.3v转-48V电源方案 设计思路：

TPS61170是TI的一款高压Buck-Boost型电源芯片，将其设计成Inverting Buck-Boost topy，采用TI提供的Demo典型设计，其原理图如下所示：

其实际输出电压为-24V，然后通过一个二极管倍压电路，将其放大到-48V，其最大通过电流为30mA，针对我司需要的老式PBX每路5mA的需求，已经可以满足，所以该方案设计可行，但是需要实际验证其可行性。

C、基于LM5576MH的12V转-48V电源方案 设计思路：

针对TPS61170的电源电路，其只能过30mA电流，如果未来我司需要过1A以及以上的大电流的电源时，那么该设计就不能满足需求了。因此，提出能过3A电流的电源方案，LM5576MH，也是一款高压Buck-Boost型开关电源。

该电源的基准电压:Ref = 1.225V 输出电压为：

Vout = Ref *(1 + Rfbt/Rfbb)

为达到输出-48V的效果，设计参数如下图所示：

该图源自于TI在线仿真工具：Webbench，进过仿真也确实可用。但仍需要进行实际效果验证。

3、方案总结

经过上述3种方案，当我们需要实现-48V电源输出的时候，我们可以选择多种方案。 第一种方案实现较为复杂，主要在于根据反馈得到的PWM波算法，但是成本相对低廉，单片机的价格并不算高；第二种方案成本相较略高，限制电流不能太高，但是是业界成熟方案；第三种方案在第二种的基础上能够允许通过大电流，所以，未来的用处也许会比较多。

综合以上，建议，对三种方案同时进行样品验证，如果单片机的控制算法成熟了，应用该方案可以降低我司的成本，如果需求紧急，在验证成功的情况下，第二种方案为优选方案。