問你們個扎心的問題：
你買的“軌到軌（Rail-to-Rail）”運(yùn)放，真的能輸出絕對的0V嗎？
別被數(shù)據(jù)手冊騙了！在單電源供電下，哪怕是最頂級的軌到軌運(yùn)放，輸出到了幾十mV也就是極限了，根本下不到地 。想要真正的0V輸出？或者想要搞定LCD驅(qū)動？你就必須得給電路上一道“負(fù)壓” 。
這時候有人要說了：“簡單啊，我加個7912，或者搞個電荷泵芯片不就完了？”
圖樣圖森破！增加BOM成本不說，板子面積夠你揮霍嗎？今天老工給你露一手“空手套白狼”：
先別急著動手，這后面有三個不僅燒管子還會燒腦子的“大坑”，不懂原理的一改一個炸。
第一步：把地“撬”起來
常規(guī)的Buck電路大家都熟，輸入12V出5V，續(xù)流二極管是在下管的位置 。
但如果你把電路的參考地（GND）換一下呢？
看好了，我們把原本的輸出端接地，原本的地端當(dāng)成負(fù)輸出。這時候，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通，電感儲能；開關(guān)管關(guān)斷，電感為了維持電流方向，就會強(qiáng)行把電壓拉低到地平面以下！ 6
這時候輸出電壓公式就變了：
VOUT=-VIN*D/(1-D)
是不是覺得很簡單？重頭戲來了，下面這三個“坑”，才是檢驗(yàn)?zāi)闶遣皇琴Y深硬件工程師的標(biāo)準(zhǔn)。
坑一：你的“關(guān)”不是真的“關(guān)”
很多兄弟改完電路，上電發(fā)現(xiàn)芯片根本關(guān)不掉，或者EN引腳一接邏輯電平就炸了。為什么？
因?yàn)閷τ谛酒瑏碚f，它的GND引腳現(xiàn)在接的是負(fù)電壓（比如 -5V） 。 你以為你給EN引腳送了個 0V 是關(guān)斷？錯！在芯片眼里，你送的是比它的“地”（-5V）高了整整5V的高電平！
所以，你要想控制它，必須搞電平轉(zhuǎn)換，用三極管或者M(jìn)OS管搭個電路，把控制信號“搬”到芯片的邏輯世界里去。PG（Power Good）引腳同理，別直連MCU，否則燒MCU沒商量 。
坑二：輸入電容的“死亡回路”
做Buck時，我們習(xí)慣在輸入和地之間掛大電容。但在這種負(fù)壓拓?fù)淅铮f別手賤把輸入電容跨接在 Vin 和 -Vout 之間！
TI的文檔里說得很清楚，一旦上電，這上面的電壓突變（dV/dt）會產(chǎn)生一個巨大的浪涌電流，直接沖過下管的體二極管。后果是什么？Vout 引腳會被瞬間拉低到超出芯片承受極限，直接擊穿內(nèi)部電路 。
正確的姿勢是：電容接在 Vin 和 系統(tǒng)地（GND）之間。如果非要接在輸出端，必須加肖特基二極管做保護(hù) 。
坑三：耐壓與電流的“隱形縮水”
最后一點(diǎn)，也是最容易被忽視的。 當(dāng)你把芯片改成負(fù)壓模式后，芯片承受的電壓不再是 Vin，而是 Vin + |Vout| 。 比如你輸入12V，輸出-5V，芯片實(shí)際承受的是17V。如果你選了個耐壓15V的芯片……那是真的會冒煙的 。
而且，別指望它還能輸出原來的最大電流。因?yàn)橥負(fù)涓淖兒螅姼械姆逯惦娏髯兇罅耍偌由嫌野肫矫媪泓c(diǎn)（RHP Zero）帶來的穩(wěn)定性問題，輸出能力會大打折扣。設(shè)計(jì)時一定要留足余量！
總結(jié)一下： Buck改負(fù)壓，看似是省料的“奇技淫巧”，實(shí)則是對拓?fù)湓淼臉O致運(yùn)用。 下次在這個電路里，別再只看電壓了，看懂“參考地”的變化，才是通往高階硬件工程師的門票。
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