您的位置:笔笔发 技术资料 电源管理 正文
内容搜索
笔笔发:技术产业信息平台----成就有识之士创业梦想的殿堂
热门内容
推荐内容
什么是 Charge Pump (电荷泵)

本文章共3719字,分3页,当前第1页,快速翻页:
 

来源:网络

什么是 Charge Pump (电荷泵)

电荷泵就是利用电容的冲放电来实现电压的转换的,输入回路和输出回路轮流导通。通过调节占空比来调节输出电压,这与传统的boost电路需要外接一个电感有所不同,这样这个步板体积相对较小。电荷泵,也称为开关电容式电压变换器,是一种利用所谓的“快速”(flying)或“泵送”电容(而非电感或变压器)来储能的DC-DC变换器。它们能使输入电压升高或降低,也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电,从而使输入电压以一定因数(0.5,2或3)倍增或降低,从而得到所需要的输出电压。这种特别的调制过程可以保证高达80%的效率,而且只需外接陶瓷电容。由于电路是开关工作的,电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI(电磁干扰)。

电荷泵的分类、工作原理及典型应用电路
电荷泵分类
电荷泵可分为:
——开关式调整器升压泵。


——无调整电容式电荷泵。


——可调整电容式电荷泵。

工作过程
  3种电荷泵的工作过程均为:首先贮存能量,然后以受控方式释放能量,以获得所需的输出电压。开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量,而电容式电荷泵采用电容器来贮存能量。

  电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升,采用电容器来贮存能量。因工作于较高频率,可使用小型陶瓷电容器(1μF),占用空间最小,使用成本较低。电荷泵仅用外部电容器即可提供±2倍的输出电压。其损耗主要来自电容器的等效串联电阻(ESR)和内部开关晶体管的RDS(ON)。电荷泵转换器不使用电感器,因此其辐射EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容器滤除。它的输出电压是工厂生产时精密预置的,可通过后端片上线性调整器调整,因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数,以便为后端调整器提供足够的活动空间。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计。电容式电荷泵的内部结构如图2所示。它实际上是一个基准、比较、转换和控制电路组成的系统。

?

 

电荷式ChargePump工作原理简介

现在在一些便携式电子产品中,特别是需要驱动多LED时,都需要一个升压电路,传统的逆变器不满足现在电子产品小型化,集成化的特点,因此在现在DC/DC中通常采用charge pump技术,可以用soc的设计思想将升压模块集成到ic中,实现1x,1.5x,2x的升压。下面简单地介绍一下电荷式Charge Pump的工作原理(同样也有电感式Charge Pump,在此不予以介绍)。

     Charge Pump,亦称电荷汞,其基本原理很简单:Q=C*U。C固定,如果电压大的话,电量也多。其升压过程可用下图来表示:

    点击看大图

    下面用富晶公司的FS9821(MSP类型)来简单地介绍一下这个过程:

     FS982x是一款MSP,工作电压2.2-3.6V,内部有14bit(实际有24bit),6ch的ADC,,内置1-2个op,risc核,lcd驱动等,其工作电流仅4mA,待机电流(时钟模式)0.01mA,内部有2x的升压电路,可将电池电压升高到外部所需的工作电压4.4v-7.2v。其也是采用Charge Pump将电源电压升高到其的两倍:

      步骤一:ic内部首先将VDDP接CB,VSS接CA,VDD开始对CAB电容充电,如下图所示:

     

步骤二:ic内部将VDDP接至CA,VGG接至CB,VDD与CAB开始对CVGG电容充电,如下图所示:

    因此最后就实现了倍压的做法!

 

charge-pump的工作原理!
 

手机、手持无绳电话、对讲机之类的手持通信产品都是使用电池作为电源的,因此管理好电池电力的使用,可以延长电池的寿命,提高使用效率,用科技的方法挖掘电池的潜力,可以获得更经济的利益。手机的LCD彩屏需要高亮度的白光LED去电亮,白光LED需要供给稳定的5V工作电压或恒定的电流,如果工作电压下降,会影响白光LED的亮度,LCD彩屏的显示效果就不理想、颜色不鲜明。白光LED的电源不能直接到电池上,因为电池一开始使用,电压就递减,影响使用效果。所以在电路设计上需要使用一个升压型的电荷泵,把递降的电压在一段较长的时间内稳定在5V,充分挖掘电池的潜力,提高使用经济效益。

    1)      电荷泵的种类
 

 
点这里复制本页地址发送给您QQ/MSN上的好友

相关文章

DC-DC 和 LDO的区别
Choosing the optimum switching frequency
LED背光驱动器芯片
NXP PCF50600
S3C6410X电源设计指南
使用max1674的DC/DC电路
简单的铅酸蓄电池充电电路研究

相关评论


本文章所属分类:首页 技术资料 电源管理


反馈意见和建议