一文詳解負電壓是怎么產生的

2025-10-11 來源：作者：廣東合科泰實業有限公司

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引言

電子電路中，負電壓的產生往往需要特殊配置，但有一種利用運算放大器和地線的簡單方法，將運算放大器配置為反相放大器，輸入端接地，通過調整電阻和電源電壓的參數，就能得到相對于地線的負輸出電壓。不過這只是負電壓產生的其中一種方式，實際應用中，負電壓的產生要根據具體的應用場景和電路設計來選擇合適的方法。

常見方法

常見的負電壓產生方法有不少，除了用運算放大器這類反相器件組成的反相電路，還有靠開關元件和電容器轉移、積累電荷的電荷泵電路，設計得當就能生成負電壓；開關電源會先把正直流電壓轉換成交流電壓，再通過整流、濾波等步驟得到正負輸出電壓，調整控制參數就能得到負電壓；直流到直流變換器選對拓撲結構和參數，也能設計出輸出負電壓的電路；還有負載驅動電路，通過合理設計控制負載，同樣能產生負電壓。

為什么要產生負電壓？

為什么要費功夫產生負電壓呢？首先是為了避免電子積聚損壞設備。因為電子帶負電，通常會向正電壓方向流動，而使用負電壓時，過多的電子會聚集在電源的接地端，降低了電流聚集在測試設備上導致燒毀的風險；其次，負電壓對微安級甚至更小的電信號測試有幫助，能提高電阻測試的精確度，增強抗電磁干擾的能力；另外，負電壓比正電壓更安全，比如電話系統普遍使用-48V供電，就是為了避免電話線被電化學腐蝕。

負電壓應用場景

負電壓的應用場景很廣。電信行業的標準電源是-48V，能降低系統雜音、減少干擾；MOS管的柵極控制中，關斷時用負電壓能加快米勒效應電容的放電；雙電源運算放大器里，負電壓能根據輸入信號的特性，保證信號正常放大輸出。此外，電子設備的供電、信號傳輸，通信設備的信號幅度調節、波形改變，醫療設備的傳感器控制，實驗室儀器的供電，航空航天領域的舵機、傳感器控制，都離不開負電壓。

負電壓的本質是相對于參考點電勢更低的電壓值，它具有電勢差，能驅動電子器件、改變電路狀態；能控制電路的特性和頻率響應；在信號處理中，能改變信號的幅度和頻譜；有些情況下還能降低系統功耗，提高能效。

不過負電壓也不是完美的：它的優勢在于靈活，能通過調整大小和頻率精確控制電路特性；信號處理效果好，能改善信號質量、提高系統性能；能控制功耗，延長設備運行時間；還能維持電路穩定，減少噪聲、提升工作效率。

但它也有限制。絕緣問題不容忽視，負電壓與地的電位差較大，可能導致絕緣不良甚至擊穿，必須嚴格遵守安全規范；產生穩定負電壓的電路和器件成本較高；負電壓信號可能引起電磁干擾，影響設備正常工作，需要重視電磁兼容性；設計起來也比較復雜，要考慮電路穩定性、器件匹配、電源供應等因素，設計不當容易導致電路失效。

總的來說，負電壓是電子電路中不可或缺的一部分，理解它的產生方式、意義和應用，能幫助我們更好地設計和使用電路系統。

結語

負電壓的應用，最終要落在“可靠的器件”上。在MOS管柵極關斷時，負電壓加快米勒電容放電的效果，很大程度取決于MOS管的柵極電荷和導通電阻。合科泰深耕半導體30年，旗下HKTQ50N03 MOS管正好適配這一需求：它支持負電壓驅動，柵極電荷僅18nC，能更快速響應負電壓信號，進一步縮短關斷時間；同時導通電阻低至3.5mΩ，配合負電壓應用可大幅減少開關損耗。無論是電信系統-48V供電場景，還是開關電源高頻電路，HKTQ50N03都能借助負電壓優勢，讓電路更高效、更穩定。

公司介紹

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