電荷泵倍壓輸出電路

2021-02-13 極物科技館

電荷泵設計非常巧妙，只需要幾個簡單的器件，就能實現倍壓或者負壓。電荷泵，也稱為開關電容式電壓變換器，它通過電容對電荷的積累效應而產生高壓，使電流逆勢由低電勢流向高電勢。

兩級電荷泵倍壓電路

其中Vcc是固定的，Vin是高低變化的參考電壓。當Vin為低電平時（為了簡便起見，認為低電平就是0V，實際上可以不是0V），T1測試點的電壓VT1是Vcc（為了簡便起見，忽略二極體的壓降）; 當Vin為高電平Vh時，由於電容兩端電壓不會突變，所以對於電容C1來說，左右兩端的電壓差仍是Vcc，左側變為Vh以後，右側VT1就變為了Vcc+Vh。VT1通過D2為C2進行充電，輸出電壓Vo從C2上取出，所以Vo的值將會介於Vcc與Vcc+Vh之間，並且受Vin頻率與有效值影響。

形象地來說，可以把這個傳遞電荷的電容C1看成是「裝了電子的水桶"。從一個大水箱Vcc把這個桶接滿，關閉水龍頭（D1使電流單向流動），然後水桶抬起來（Vin從低電平變為高電平，T1電壓被抬升），倒進另一個水桶C2（T1到C2由於D2的存在，也是單向流動）。由於C2的電壓是高於Vcc的，所以C1的存在相當於"泵rdquo"，把電荷從低電勢搬運到高電勢，所以這個電路可以形象地稱為電荷泵。

  電荷泵的倍壓電路可以進行多級串聯。設每個肖特基二極體的正向電壓為Vf，那麼N倍的輸出電壓可以表示為：

Vout(N)=Vin*N-VF*2（N-1）

四級電荷泵倍壓電路

下圖是電荷泵倍壓輸出電路中，C1電壓與輸出電壓波形對比。

需要注意，電荷泵電路的帶負載能力較差，只能用於需要很小電流的場合。

來源：CSDN（yummy說電子）

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