电荷泵式开关电源的基本电路 admin    18/09/08



    电荷泵式变換器亦称开关电容式变换器,或极性反转式变换器,其特点是在开关频率作用下利用一只电容器快速地传递能量,使输出电压的极性与输入电压相反,且输出负电压的幅度既可高于输入电压,也可低于或等于输入电压,因此亦可将其列入降压/升压式变換器。

    电荷泵式开关电源的基本结构如图2-5-1所示,主要包括振荡器、逻辑电路、开关阵列和电压调节器, 外围元件有泵电容C1、C2, C3为输出电容器(可省略),输入正压(+UI)经过电荷泵后可获得负压输出(-UO)。

图2-5-1  电荷泵式开关电源的基本结构

    电荷泵式开关电源的简化电路如图2-5-2所示,以模拟开关S1和S2为一组, S3和S4为另一组,两组开关交替通、断,正半周时S1与S2闭合, S3和S4断开, C1被充电到UDD,负半周时S3和S4闭合, S1与S2断开, C1的正端接地,负端接UO,由于C1与C2并联,使C1上的一部分电荷就转移到C2,并在C21DD1就相当于一个“充电泵”, 故称之为泵电容,由C1、C2等构成泵电源, 该电路属于高效电源变換器,电能损耗极低,这种电源变換器的典型产品有美国Itersil公司生产的ICL7660和ICL7662,Tl公司生产的TPS60110和TPS60111。

图2-5-1  电荷泵式变換器的简化电路

    电荷泵式变换器具有以下特点:

    (1)电源效率高(可达95%以上)、外围电路简单(仅需两只电容),还容易实现倍压或多信压输出。

    (2)在开关周期内,首先将电荷储存在电容中,然后转移到输出端。C1的电容量与开关频率和输出负载电流有关。C1、C2应采用漏电小性能稳定的钽电容器。

    (3)芯片中的S1和S2可采用CMOS模拟开关(小电流输出),亦可采用功率开关管MOSFET(大电流输出)。

    (4)电荷泵式变換器的输出未经过稳压,必要时可增加稳压控制电路。



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