亚博买球 电荷泵的设计原理及其在电路中的作用

日期:2021-02-24 18:25:04 浏览量: 147

1、电荷泵原理

电荷泵的基本原理是电容器的充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AG真人 ,以实现升压,阶跃等电压转换功能。和负电压。

电荷泵设计原理及在电路中的作用

上图显示了双升压充电,这是最简单的电荷泵电路。 V2的输出是一个方波信号。当V2为低电平时,V1通过D 1、 C 1、 V2对电容器C2充电,C2两端的电压为正负。当V2为高电平输出时,V2的输出电压与C1两端的电压叠加,D3向负载供电并为C2充电。如果忽略了二极管压降凤凰体育平台 ,则C2两端的电压Vo = V2 + V1,其中V2是电压源V2的高电平输出电压。

因为电荷泵整个工作过程的核心部分是电容器的充放电过程,所以最重要的公式是电容器的充放电公式:I * T =ΔV* C,其中T是电容器的充电在每个放电周期中电荷泵芯片,ΔV为电荷。电容器两端的电压在放电周期中波动,而I为充电和放电电流。

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电荷泵可以通过一个非常简单的电路实现升压,降压和负压功能,因此在各种场合都可以扩展该电路的低功耗电路。

2、电荷泵在电路中的作用

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1.电源电路中的电荷泵

电荷泵的广泛用途是为由N沟道MOSFET组成的半桥电路中的上桥臂提供浮动驱动电压。下图显示了典型的连接。图中红色框内的二极管D和电容器Cboot和主电路中半桥的下臂T1构成电荷泵。当半桥的下臂T1导通时,Vcc通过D和T1对电容器Cboot充电;当T1关断且T2导通时,Cboot为上臂T2提供MOSFET导通所需的Vgs电压。这是由于T2在电路中的位置。当T2导通时,如果忽略导通电压Vds,则T2的源极电压为Vs = Vr,因此,如果要饱和并导通电荷泵芯片pg电子 ,请在T2的栅极上加上Vg的驱动电压。满足Vg = Vr + Vgs。对于功率N沟道MOSFET,Vgs通常需要约15V。电荷泵只需很少的组件即可满足此设计要求亚洲体育平台 ,因此在此类应用中得到了广泛的应用。

电荷泵设计原理及在电路中的作用

尽管上图中描述的自举电荷泵(使用半桥的下臂作为电荷泵的一部分)使电路设计非常简单,但实际使用中仍存在一些限制,例如打开桥臂在时间和占空比上有限制。因此,在要求较高的一些应用中,使用其他驱动类型的电荷泵,即电荷泵电路和驱动波形与主电源电路分离,并使用外部电路形成电荷泵。尽管这种电路的结构比自举驱动电路的结构稍微复杂一些,但它克服了自举驱动电路的一些问题钱柜体育 ,并在某些场合得到了广泛的应用。

2. RS-232电平转换中的升压和负压

电荷泵的另一种极其广泛的应用是提供满足电平转换芯片的RS-232标准的电源电压。电平转换芯片的电源通常为3. 3V或5V的单电源,RS232电平标准要求逻辑电平“ 1”用-3〜-15V表示,逻辑电平表示+ 3〜+ 15V。 0“,因此RS232转换芯片不仅必须完成电平转换,还必须提供所需的电源转换。

下图是RS232电平转换芯片的典型框图。首先,使用升压电荷泵将+ 3. 3V或5V输入电源加倍,然后使用负电荷泵将电压加倍。倍增和升压后的电源输出转换为负电压。