電荷泵倍壓輸出電路設(shè)計(jì)

電荷泵設(shè)計(jì)非常巧妙，只需要幾個(gè)簡(jiǎn)單的器件，就能實(shí)現(xiàn)倍壓或者負(fù)壓。電荷泵，也稱為開關(guān)電容式電壓變換器，它通過電容對(duì)電荷的積累效應(yīng)而產(chǎn)生高壓，使電流逆勢(shì)由低電勢(shì)流向高電勢(shì)。

其中Vcc是固定的，Vin是高低變化的參考電壓。當(dāng)Vin為低電平時(shí)(為了簡(jiǎn)便起見，認(rèn)為低電平就是0V，實(shí)際上可以不是0V)，T1測(cè)試點(diǎn)的電壓VT1是Vcc(為了簡(jiǎn)便起見，忽略二極管的壓降); 當(dāng)Vin為高電平Vh時(shí)，由于電容兩端電壓不會(huì)突變，所以對(duì)于電容C1來說，左右兩端的電壓差仍是Vcc，左側(cè)變?yōu)閂h以后，右側(cè)VT1就變?yōu)榱薞cc+Vh。VT1通過D2為C2進(jìn)行充電，輸出電壓Vo從C2上取出，所以Vo的值將會(huì)介于Vcc與Vcc+Vh之間，并且受Vin頻率與有效值影響。

形象地來說，可以把這個(gè)傳遞電荷的電容C1看成是“裝了電子的水桶"。從一個(gè)大水箱Vcc把這個(gè)桶接滿，關(guān)閉水龍頭(D1使電流單向流動(dòng))，然后水桶抬起來(Vin從低電平變?yōu)楦唠娖?，T1電壓被抬升)，倒進(jìn)另一個(gè)水桶C2(T1到C2由于D2的存在，也是單向流動(dòng))。由于C2的電壓是高于Vcc的，所以C1的存在相當(dāng)于"泵rdquo"，把電荷從低電勢(shì)搬運(yùn)到高電勢(shì)，所以這個(gè)電路可以形象地稱為電荷泵。

電荷泵的倍壓電路可以進(jìn)行多級(jí)串聯(lián)。設(shè)每個(gè)肖特基二極管的正向電壓為Vf，那么N倍的輸出電壓可以表示為：

圖 多級(jí)電荷泵串聯(lián)的升壓電路

下圖是電荷泵倍壓輸出電路中，C1電壓與輸出電壓波形對(duì)比

需要注意，電荷泵電路的帶負(fù)載能力較差，只能用于需要很小電流的場(chǎng)合。