電荷泵原理及應用-資料下載頁
2025-08-20 14:58本頁面
【導讀】本文從應用的角度出發(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)。中的應用；在應用方面重點討論了基于電荷泵的LED驅動器并做出結論。論和結論對全面掌握電荷泵原理和合理應用電荷泵有重要的參考作用。代生活的必需品。這些便攜式移動設備大多以電池供電，其負載電路通常是微處理器?？刂频脑O備，此類設備要求供電電源的效率要高、輸出電壓的紋波要小。換器就是把未經調整的電源電壓轉化為符合設計需求的電源電壓。會產生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。電荷泵也稱為開關電容式電壓變換器，是一種利用所謂的“快速”。其內部的MOSFET開關陣列以一?；蚪档?，從而得到所需要的輸出電壓。這種特別的調制過程可以保證高達80%及以上。由于電路是開關工作的，電荷泵結構也會產生一。隨著集成電路技術的不斷發(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?，結點2上的電壓為
【正文】 電流受限制，而且所驅動的 LED 數量受封裝水平和引腳數量的限制，欲將 12只以上的 LED 并聯(lián)應用難度很大。 圖 5 基于電荷泵的 LED 驅動器框圖 [4] MAX1576電荷泵驅動 LED 的電路 MAX1576 電荷泵驅動 LED 的電路如圖 6 所示。 MAX1576 是美信公司生產的一種用于照相 手機背光照明和閃光燈的電荷泵白光 LED 驅動器 IC，提供軟啟動、輸出過壓保護和熱關斷保護、自適應（ 1 倍、 倍、 2 倍）模式切換以及靈活的亮度控制 等功能，可驅動 8 個白光 LED。 基本的電荷泵缺少調整電路，因此實際上當今所有使用的電荷泵 IC 都增加線性調整或者電荷泵調制。線性調整的輸出噪音最低，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責生成芯片所需要的各種中、高去驅動電壓和工作電壓 [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）。通過使用自適應模式電荷泵和超低壓差電流調節(jié)器，驅動電路能在單節(jié)鋰離子電池的整個電壓范圍內實現(xiàn) 85%的高效率。由于MAX1576在 1MHz 的固定開關頻率下工作，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 電荷泵驅動 LED 的電路 [4] 4 結束語 電荷泵是一款低功耗、低成本而且轉換效率很高的 DCDC，在過去的十年時間隨著手機、平板電腦等電子便攜式設備的快速發(fā)展，電荷泵也得到了廣泛的應用。作 為當今電源設計方向的一個趨勢，電荷泵與日益普及的環(huán)保節(jié)能理念不謀而合?？梢哉f，在今后的一段時間，電荷泵在電子市場占據的地位將越來越重要。 參考文獻 [1] 西爾弗 ．無線電基礎電 路實作 [M]． 北京 ：人民郵電 出版社 ， 2020： 146150． [2] 周志敏 ,紀愛華， 等 ．零基礎學 LED 工程應用 [M]． 北京 :機械工業(yè) 出版社 ， 2020： 169172． [3] 楊清德． LED 工程應用技術 [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 及其應用技術 [M].北京：人民郵電出版社， 2020：262271． [5] 周志敏，周紀海，紀愛華．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：四川科學技術出版社，2020， 25： 248． [8] 周志敏，周紀海，紀愛華．高頻開關電源設計與應用實例 [M]．北京：人民郵電出版社， 2020：267286． [9]沙占友，等． LED 照明驅動電源優(yōu)化設計 [M]．北京：中國電力出版社， 2020： 123138． [10]沙王志強．開關電源設計 [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，周紀海，紀愛華 .LED 照明技術與應用電路 [M]．北京 :電子工業(yè)出版社， 2020： 98135． [14] 周志敏，紀愛華． 經典電荷泵實用電路 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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