电荷泵电路动作原理及特点

时间:2022-08-19 14:28:54 作者:火狐体育平台app下载 来源:火狐体育全站APP  提示:点击图片可以放大

  电路通常又称为切换式电容转换器(Switched capacitor converter)包含二极管或切换开关与电容的切换网路,图2为IC之使用电路,IC内部具有两个可控式开关与振荡器,其外部接两个电容C1、C2,此电路亦可由离散元件组成如图3(a)所示,只要一个振荡器,如NE555与一个逻辑反向,如4009UB及两个二极管D1、D2和两个电容C1、C2即可组成简单的

  (1)若控制脉冲为低电平时,其反向输出为高电平,其等效电路如图3(b)所示,此时D1乃顺向偏压,D2为逆向偏压,C1的跨压Vc1最高可充电至Vc1-(Vcc-Vd)的电压量,式中的Vd为二极管的顺向偏压,此时的电流方向如图上的I所示。

  (2)当控制脉冲为高电平时,其反向输出为低电平,此时C1的跨压Vc1的正端相当於接地,如等效电路图3(c)所示,此时D1为逆向偏压,而D2为顺向偏压,承接刚才的C1跨压,C2最高可充电至-(Vcc-2Vd)的电压,而其电压对应於接地是负的。

  其中C1飞轮电电容来回移动,电荷由输入至输出,而C2储能电容稳住电荷,对输出电压有稳定作用。在此电路,可以控制脉冲的充电周期来达到理想的输出。

  然而电荷泵的电路除应用於降压外,仍可应用於升压,以MAXIM公司出品的IC编号为MAX619的电荷泵IC为例,如图4所示。其操作原理如下∶

  (1)当开关SW1、SW3与SW7、SW5导通,而其他开关打开(OFF)时,其C1、C2各自充电至大小约为V1的电压。

  (2)承上个状态,当开关SW2、SW4、SW6导通,而其他开关打开(OFF)时,前状态所充的约V1大小的电压和电容C1、C2上的电压串联起来对C4电容充电而得到输出电压Vo其最高可充至VI的3倍电压。

  MAX619的使用规格为1.8V-3.6V时,输出可为5V/20mA,而输入大於3V时,输出可为5V/50mA,其消耗功率如下式∶Powerloss = Iout×[(2或3)VI-Vo]其消耗功率端视放大後的电压(2或3)VI和Vo的差压及输出电流Iout大小而定,由电路都是电容元件,此电路的效率会比低压降转换器(LDO)高得多,而且电路架构不需要电感,且其使用电容可用陶瓷电容即可。因此电磁干扰小,体积及价格上亦较电感低,在便携式电源的设计当中占有极重要的角色。

   容易使用∶除输入输出端各加一个电源外,再加一个泵电容(Cpump)即可。