|
本設(shè)計(jì)實(shí)例中描述的電壓倍增器是Dickson電荷泵的改進(jìn)型（圖1）。與那個(gè)電路不同的是，它不需要直流輸入電壓，只需一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)，輸出端的直流電壓值在理想情況下可以達(dá)到這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)峰值的兩倍。 圖1：電壓倍增器可以產(chǎn)生它自己本地的正電壓。 這個(gè)電路實(shí)際上是一個(gè)電荷泵，其中C1首先充電至輸入時(shí)鐘的高電平，然后在輸入時(shí)鐘低電平時(shí)通過(guò)D2放電到C2，當(dāng)時(shí)鐘回到高電平時(shí)，C2再通過(guò)二極管D3放電到C3。 在沒(méi)有負(fù)載的情況下，輸出電壓是峰值輸入電壓的兩倍減去三個(gè)二極管的正向電壓——總共約0.75V。輸出電壓在十個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)穩(wěn)定下來(lái)；在兩個(gè)時(shí)鐘周期后，輸出電壓達(dá)到最終值的約60%。其值取決于負(fù)載電流和輸入時(shí)鐘的峰值，因此如果你想得到一個(gè)精確的輸出電壓，還可以在后期進(jìn)行調(diào)節(jié)。 要想針對(duì)具體應(yīng)用選擇電容值，可以遵循以下這個(gè)公式： 其中Iload是負(fù)載電流，Tlow是時(shí)鐘低電平的持續(xù)時(shí)間，VR (P-P)是輸出端可接受的峰峰值紋波電壓。 上述電路用200kHz的RC施密特非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器進(jìn)行了測(cè)試。該振蕩器是用工作電壓VDD = 5V的74HC14反相器搭建的(圖2)。振蕩器輸出通過(guò)一條10m長(zhǎng)的雙絞線連接到電壓倍增器的輸入端，以下是得到的測(cè)量結(jié)果： D4用于最大限度地減小輸入時(shí)鐘下降沿上的振鈴。 圖2：增加了抗振鈴的鉗位二極管D4。 這個(gè)電路可以從任何數(shù)字化的數(shù)據(jù)線中獲取能量，因此可以在不使用本地電池的遠(yuǎn)程微功率應(yīng)用中提供較高的供電電壓，比如單線串行接口網(wǎng)絡(luò)這樣的應(yīng)用中。 如果需要更高的供電電壓，還可以對(duì)這個(gè)電路加以擴(kuò)展，得到N倍的倍增器。圖3就是一個(gè)三倍的倍增器。 圖3：三倍電壓倍增器。 通過(guò)反轉(zhuǎn)所有二極管，并通過(guò)電容將輸入峰值耦合和鉗位至0V，我們還可以產(chǎn)生負(fù)電壓。圖4顯示的是一個(gè)負(fù)電壓倍增器，其中的鉗位電路由C4和D4組成。還可以通過(guò)修改圖3所示電路獲得更高的負(fù)電壓。 圖4：負(fù)電壓倍增器。 |
