電荷泵原理及應(yīng)用-資料下載頁
2025-08-20 14:58本頁面
【導(dǎo)讀】本文從應(yīng)用的角度出發(fā)，介紹了電荷泵的工作原理和電荷泵在現(xiàn)代電子工業(yè)。中的應(yīng)用；在應(yīng)用方面重點討論了基于電荷泵的LED驅(qū)動器并做出結(jié)論。論和結(jié)論對全面掌握電荷泵原理和合理應(yīng)用電荷泵有重要的參考作用。代生活的必需品。這些便攜式移動設(shè)備大多以電池供電，其負(fù)載電路通常是微處理器?？刂频脑O(shè)備，此類設(shè)備要求供電電源的效率要高、輸出電壓的紋波要小。換器就是把未經(jīng)調(diào)整的電源電壓轉(zhuǎn)化為符合設(shè)計需求的電源電壓。會產(chǎn)生EMI，而且電感價格昂貴。為解決此類問題，現(xiàn)代電源通常采用電荷泵電路。電荷泵也稱為開關(guān)電容式電壓變換器，是一種利用所謂的“快速”。其內(nèi)部的MOSFET開關(guān)陣列以一。或降低，從而得到所需要的輸出電壓。這種特別的調(diào)制過程可以保證高達(dá)80%及以上。由于電路是開關(guān)工作的，電荷泵結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，基于低功耗、低成本的考慮，電荷泵。四階Dickson電荷泵原理圖如圖1所。，Uf再度變?yōu)榈碗娖?，結(jié)點2上的電壓為
【正文】 電流受限制，而且所驅(qū)動的 LED 數(shù)量受封裝水平和引腳數(shù)量的限制，欲將 12只以上的 LED 并聯(lián)應(yīng)用難度很大。 圖 5 基于電荷泵的 LED 驅(qū)動器框圖 [4] MAX1576電荷泵驅(qū)動 LED 的電路 MAX1576 電荷泵驅(qū)動 LED 的電路如圖 6 所示。 MAX1576 是美信公司生產(chǎn)的一種用于照相 手機背光照明和閃光燈的電荷泵白光 LED 驅(qū)動器 IC，提供軟啟動、輸出過壓保護和熱關(guān)斷保護、自適應(yīng)（ 1 倍、 倍、 2 倍）模式切換以及靈活的亮度控制 等功能，可驅(qū)動 8 個白光 LED。 基本的電荷泵缺少調(diào)整電路，因此實際上當(dāng)今所有使用的電荷泵 IC 都增加線性調(diào)整或者電荷泵調(diào)制。線性調(diào)整的輸出噪音最低，并且可以在更低的效率情況下提供更好的性能。在電源電路中電荷泵電路的主要作用是負(fù)責(zé)生成芯片所需要的各種中、高去驅(qū)動電壓和工作電壓 [2]。 在圖 6中，用于背光照明的 4個 LED 的電流均為 30mA，用作閃光燈的 4個 LED 的電流均為 100mA（總電流為 400mA）。通過使用自適應(yīng)模式電荷泵和超低壓差電流調(diào)節(jié)器，驅(qū)動電路能在單節(jié)鋰離子電池的整個電壓范圍內(nèi)實現(xiàn) 85%的高效率。由于MAX1576在 1MHz 的固定開關(guān)頻率下工作，僅需要使用非常少的外部元件，并確保低 EMI 和低輸入電壓紋波 [12]。 MAX1576使用兩個外部電阻 RSETM 和 RSETF設(shè)置主 LED 等和閃光燈 LED 的最大電流（ 100%）。引腳 ENM1和 ENM2可將主背光照明 LED 的電流設(shè)置為最大電流的10%、 30%或 100%。引腳 ENF1和 ENF2可將閃光燈 LED的電流設(shè)置為最大電 流的 20%、40%或 100%。若將每一對控制引腳連接在一起，可以實現(xiàn)單線、串行脈沖亮度控制（ 5%100%） [4]。 圖 6 MAX1576 電荷泵驅(qū)動 LED 的電路 [4] 4 結(jié)束語 電荷泵是一款低功耗、低成本而且轉(zhuǎn)換效率很高的 DCDC，在過去的十年時間隨著手機、平板電腦等電子便攜式設(shè)備的快速發(fā)展，電荷泵也得到了廣泛的應(yīng)用。作 為當(dāng)今電源設(shè)計方向的一個趨勢，電荷泵與日益普及的環(huán)保節(jié)能理念不謀而合。可以說，在今后的一段時間，電荷泵在電子市場占據(jù)的地位將越來越重要。 參考文獻(xiàn) [1] 西爾弗 ．無線電基礎(chǔ)電 路實作 [M]． 北京 ：人民郵電 出版社 ， 2020： 146150． [2] 周志敏 ,紀(jì)愛華， 等 ．零基礎(chǔ)學(xué) LED 工程應(yīng)用 [M]． 北京 :機械工業(yè) 出版社 ， 2020： 169172． [3] 楊清德． LED 工程應(yīng)用技術(shù) [M]．北京：人民郵電 出版社 ， 2020： 91100 [4] 毛興武 ,張艷雯 ,周建軍 .新一代綠色光源 LED 及其應(yīng)用技術(shù) [M].北京：人民郵電出版社， 2020：262271． [5] 周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛華．單片電荷泵實用電路 [M]．北京：中國電力出版社， 2020： 711． [6] 楊清德，康婭． LED 及其工程應(yīng)用 [M]．第 1 版．北京：人民郵電出版社， 2020:8184． [7]《電子報社》編輯部 ． 《電子報》 2020 年合訂本（上冊） [J]．四川：四川科學(xué)技術(shù)出版社，2020， 25： 248． [8] 周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛華．高頻開關(guān)電源設(shè)計與應(yīng)用實例 [M]．北京：人民郵電出版社， 2020：267286． [9]沙占友，等． LED 照明驅(qū)動電源優(yōu)化設(shè)計 [M]．北京：中國電力出版社， 2020： 123138． [10]沙王志強．開關(guān)電源設(shè)計 [M]．第 2 版．北京：電子工業(yè)出版社， 2020： 460469． [11] R Mammano． Distributed Power Systems[M]． Unitrode ． [12] Maxim Integrated MAX1576 data sheet． [13] 周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛華 .LED 照明技術(shù)與應(yīng)用電路 [M]．北京 :電子工業(yè)出版社， 2020： 98135． [14] 周志敏，紀(jì)愛華． 經(jīng)典電荷泵實用電路 88 例 [M]．北京 :電子工業(yè)出版社， 2020： 328． [15]Starzyk Janusz A， Jan YingWei， Qiu Fangjing． A DCDC charge pump based on voltage doublers[J]． IEEE Transaction on Circuits and Systems， 2020， 48(3)： 359391．
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