电子设计教程10：电荷泵倍压输出电路

男娘i 2023-07-03 14:26 1阅读 0赞

电荷泵设计非常巧妙，只需要几个简单的器件，就能实现倍压或者负压。电荷泵，也称为开关电容式电压变换器，它通过电容对电荷的积累效应而产生高压，使电流逆势由低电势流向高电势。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
  其中Vcc是固定的，Vin是高低变化的参考电压。当Vin为低电平时（为了简便起见，认为低电平就是0V，实际上可以不是0V），T1测试点的电压VT1是Vcc（为了简便起见，忽略二极管的压降）; 当Vin为高电平Vh时，由于电容两端电压不会突变，所以对于电容C1来说，左右两端的电压差仍是Vcc，左侧变为Vh以后，右侧VT1就变为了Vcc+Vh。VT1通过D2为C2进行充电，输出电压Vo从C2上取出，所以Vo的值将会介于Vcc与Vcc+Vh之间，并且受Vin频率与有效值影响。  
  形象地来说，可以把这个传递电荷的电容C1看成是“装了电子的水桶"。从一个大水箱Vcc把这个桶接满，关闭水龙头（D1使电流单向流动），然后水桶抬起来（Vin从低电平变为高电平，T1电压被抬升），倒进另一个水桶C2（T1到C2由于D2的存在，也是单向流动）。由于C2的电压是高于Vcc的，所以C1的存在相当于"泵rdquo"，把电荷从低电势搬运到高电势，所以这个电路可以形象地称为电荷泵。  
  电荷泵的倍压电路可以进行多级串联。设每个肖特基二极管的正向电压为Vf，那么N倍的输出电压可以表示为：  
![在这里插入图片描述][20200207113230728.png]![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
图 多级电荷泵串联的升压电路  
  下图是电荷泵倍压输出电路中，C1电压与输出电压波形对比  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
  需要注意，电荷泵电路的带负载能力较差，只能用于需要很小电流的场合。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200207113206954.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20200207113230728.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200207113230728.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200207113248191.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200207113303824.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5,size_16,color_FFFFFF,t_70