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深度揭秘——电荷泵设计及应用

作者:antonine时间:2013-12-16来源:电子产品世界收藏

  原理

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/198600.htm

  的基本原理是,电容的充电和放电采用不同的连接方式,如并联充电、串联放电,串联充电、并联放电等,实现升压、降压、负压等电压转换功能。

  上图为二倍升压电荷示,为最简单的。V2输出为方波信号,当V2为低电平的时候,V1通过D1、C1、V2对电容C2充电,C2两端电压上正下负;当V2为高电平输出的时候,V2输出电压与C1两端电压相叠加,通过D3对负载供电并对C2充电。如果忽略二极管压降,则C2两端电压Vo = V2 + V1,其中V2为电压源V2的高电平输出电压。

  由于电荷泵整个工作过程的核心部分为电容充放电过程,所以最重要的公式为电容充放电公式:I*T=ΔV*C,其中T为电容充放电周期,ΔV为每个充放电周期内电容两端电压波动,I为充放电电流。

  电荷泵以非常简单的可以实现升压、降压、负压等功能,所以各种不同的场合为扩展小功率电路。

  电荷泵在电路中的作用

  1.功率电路中的电荷泵

  电荷泵的一个非常广泛的用途就是在由N沟道构成的半桥电路中为上桥臂提供浮驱电压。典型接法如下图所示,图中红框内的二极管D及电容与主电路中半桥的下桥臂T1构成电荷泵。当半桥的下臂T1开通时,Vcc通过D与T1为电容充电;当T1关断T2导通时,为上臂T2提供导通所必需的Vgs电压。这是由于T2在电路中的位置所决定的,当T2导通时,如果忽略导通压降Vds,T2的源极电压Vs = Vr,所以如果想要饱和导通,加上T2门极上的驱动电压需满足Vg = Vr +Vgs,对于功率型N沟道而言,Vgs通常需要15V左右。电荷泵以很少的元器件满足了这一设计要求,所以在此类应用中得到广泛应用。

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