電荷泵的應(yīng)用
如今的世紀(jì)，電荷泵得到了廣泛運(yùn)用，輸出功率和效率也得到了發(fā)展，因此現(xiàn)在的電荷泵可以輸出高達(dá)250mA的電流，效率達(dá)到75%(平均值)。電荷泵大多應(yīng)用在需要電池的系統(tǒng)，如蜂窩式電話(huà)、尋呼機(jī)、藍(lán)牙系統(tǒng)和便攜式電子設(shè)備等。下面本文介紹了電荷泵，說(shuō)明電荷泵的作用，并對(duì)其應(yīng)用作了簡(jiǎn)要說(shuō)明。
電荷泵主要應(yīng)用包括驅(qū)動(dòng)用于手機(jī)背光的白光LED和毫瓦范圍的數(shù)字處理器。
電荷泵如何工作?
電荷泵(開(kāi)關(guān)電容)IC通過(guò)利用一個(gè)開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)給兩個(gè)或兩個(gè)以上的電容供電或斷電來(lái)進(jìn)行DC/DC電壓轉(zhuǎn)換。基本
電荷泵開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)不斷在給電容器供電和斷電這兩個(gè)狀態(tài)之間切換。C1(充電電容)傳輸電荷,而C2(充電電容器)則儲(chǔ)存電荷并過(guò)濾輸出電壓。
額外的“快速電容”和開(kāi)關(guān)陣列帶來(lái)多種好處。
電荷泵有哪些工作模式?
電荷泵IC可以用作逆變器、分路器或者增壓器。逆變器將輸入電壓轉(zhuǎn)變成一個(gè)負(fù)輸出。作為分路器使用時(shí)，輸出電壓是輸出電壓的一部分，例如1/2或2/3。作為增壓器時(shí)，它可以給I/O帶來(lái)一個(gè)1.5X或者2X的增益。很多便攜式系統(tǒng)都是用一個(gè)單鋰離子電池或者兩個(gè)金屬氫化物鎳電池。因此當(dāng)在2X模式下運(yùn)行時(shí),電荷泵可以給一般在3.3V到4.0V的范圍內(nèi)工作的白光LED供應(yīng)適當(dāng)?shù)恼螂妷骸?strong>
電荷泵的輸出電壓經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)嗎?
基本電荷泵缺少調(diào)整電路，因此實(shí)際上所有當(dāng)今使用的電荷泵IC都增加線(xiàn)性調(diào)整或者電荷泵調(diào)制。線(xiàn)性調(diào)整的輸出噪音最低，并可以在更低的效率情況下提供更好的性能。而由于調(diào)整IC沒(méi)有串聯(lián)傳輸晶體管，控制開(kāi)關(guān)電阻的電荷泵調(diào)制就可以提供更高的效率，并為一個(gè)給定的芯片面積(或消耗)提供更多的輸出電流。
電荷泵的主要優(yōu)勢(shì)是什么?
電荷泵消除了電感器和變壓器所帶有的磁場(chǎng)和電磁干擾。但是，仍然有一個(gè)可能的微小噪音源，那就是當(dāng)快速電容和一個(gè)輸入源或者另外一個(gè)帶不同電壓的電容器相連時(shí)，流向它的高充電電流。同樣的，“分路器”電荷泵也能在LDO上改進(jìn)效率，但又不會(huì)像感應(yīng)降壓調(diào)整器那樣復(fù)雜。
電荷泵軟啟動(dòng)將帶來(lái)什么效應(yīng)?
軟啟動(dòng)可以在啟動(dòng)時(shí)阻止在VIN出產(chǎn)生過(guò)多的電流流量，從而增加了可定期用于輸出電荷儲(chǔ)存電容器的電流量。軟啟動(dòng)一般在設(shè)備被關(guān)機(jī)時(shí)激活，并在設(shè)備獲得調(diào)整之后立刻屏蔽。
電荷泵的輸出電壓和它的輸入電壓適配嗎?
電荷泵可以依據(jù)電池電壓輸入不斷改變其輸出電壓。例如，它在1.5X或1X的模式下都可以運(yùn)行。當(dāng)電池的輸入電壓較低時(shí)，電荷泵可以產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)于輸入電壓的1.5倍的輸出電壓。而當(dāng)電池的電壓較高時(shí)，電荷泵則在1X模式下運(yùn)行，此時(shí)負(fù)載電荷泵僅僅是將輸入電壓傳輸?shù)截?fù)載中。這樣就在輸入電壓較高的時(shí)候降低了輸入電流和功率損耗。
增加電容的開(kāi)關(guān)頻率會(huì)發(fā)生什么變化?
增加開(kāi)關(guān)頻率也就增加了IC的靜態(tài)電流，但是也同時(shí)降低了C1和C2的電容值。常態(tài)頻率結(jié)構(gòu)提供低噪音調(diào)整輸出電壓，同時(shí)其輸入噪音也比傳統(tǒng)的電荷泵調(diào)節(jié)器要低。高頻率操作簡(jiǎn)化了過(guò)濾，從而進(jìn)一步降低了傳導(dǎo)噪音。
哪些電容器最適用于電荷泵?
要實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的性能，就要采用帶低等效并聯(lián)電阻(ESR)的電容器。低 ESR電容器須用在IC的輸出上，來(lái)將輸出波紋和輸出電阻最小化，并達(dá)到最高的效率。陶瓷電容器就可以做到這一點(diǎn)，但是某些鉭電容器可能要比較合適一點(diǎn)。
電荷泵IC如何將功率消耗最小化?
通過(guò)運(yùn)用脈沖頻率調(diào)制，IC只有在當(dāng)電荷必須傳輸出去來(lái)保持輸出調(diào)節(jié)的時(shí)候才產(chǎn)生電荷。當(dāng)輸出電壓高于目標(biāo)調(diào)節(jié)電壓時(shí)，IC是閑置的,此時(shí)消耗的電流最小，因?yàn)閮?chǔ)存在輸出電容器上的電荷會(huì)提供負(fù)載電流。而隨著這個(gè)電容器不斷放電以及輸出電壓逐漸降到目標(biāo)調(diào)節(jié)電壓一下，電荷泵才會(huì)激活并向輸出傳輸電荷。這個(gè)電荷供給負(fù)載電流，并增加輸出電容器上的電壓。
為了更好的應(yīng)用電荷泵，我們還得進(jìn)一步的了解它，學(xué)習(xí)它的工作原理，并積極汲取先進(jìn)知識(shí)，因?yàn)樵谶@科技為先導(dǎo)的飛速發(fā)展的社會(huì)里，知識(shí)的飛躍日新月異，只有時(shí)刻緊跟時(shí)代步伐，才能在這競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)中立足。
