電荷泵負(fù)壓產(chǎn)生系統(tǒng)

1、負(fù)電壓是相對(duì)而言的， 負(fù)電壓是相對(duì)于參考地而言的， 正電壓普遍存在， 因?yàn)槿粘?生活中所說(shuō)的電壓都是正電壓，負(fù)電壓接觸的范圍比較少，但負(fù)電壓是一些器件，如 運(yùn)放， T-CON 的供電 , 通訊接口需要。等均需要負(fù)電壓，此時(shí)就需要一個(gè)將正電壓轉(zhuǎn) 換為負(fù)電壓電路， 本文所說(shuō)的電話使用電荷泵原理將正電壓轉(zhuǎn)換負(fù)電壓， 此電路簡(jiǎn)單， 實(shí)用，成本低。本文最開(kāi)始將介紹電荷泵產(chǎn)生負(fù)壓基本拓?fù)洌?再接著在此基礎(chǔ)上不同的連接的方式 形成倍負(fù)壓，最后形成一個(gè)系統(tǒng)；在此過(guò)程中本文將詳細(xì)分析過(guò)程，最后使用 PSpice 進(jìn)行電路仿真進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證。電荷泵，也稱為開(kāi)關(guān)電容式電壓變換器，是一種利用所謂的“快速”（ flyin

2、g ）或“泵 送”電容（而非電感或變壓器）來(lái)儲(chǔ)能的 DC-DC （變換器）；定義：也稱為開(kāi)關(guān)電容式 電壓變換器，是一種利用所謂的“快速”（fly ing）或“泵送”電容（而非電感或變壓器）來(lái)儲(chǔ)能的DC-DC （變換器）。電荷泵原理：電荷泵的基本原理是，通過(guò)電容對(duì)電荷的積 累效應(yīng)而產(chǎn)生高壓，使電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì)。通俗來(lái)講就是給電容充電，把電容 從充電電路取下以隔離充進(jìn)的電荷， 然后連接到另一個(gè)電路上， 傳遞剛才隔離的電荷。 形象地來(lái)說(shuō)， 可以把這個(gè)傳遞電荷的電容看成是“裝了電子的水桶”。 從一個(gè)大水箱把這 個(gè)桶接滿，關(guān)閉龍頭，然后把桶里的水倒進(jìn)一個(gè)大水箱。一，負(fù)壓產(chǎn)生電路的基本拓?fù)浞治鲐?fù)壓產(chǎn)

3、生過(guò)程：1. 當(dāng) Vin 為高電平時(shí)，此電流工作路徑為：電壓通過(guò)C1與D1對(duì)地放電，此時(shí)C1被充滿左正右負(fù)的電壓，C1的右邊被二極管 D1 鉗位至一個(gè)管壓降。2. 當(dāng) Vin 為低電平時(shí)，此電流的工作路徑為：Vin為低電平時(shí)，電容C2被充滿下正上負(fù)電壓；C1的左邊由高電平變化為低電平，因?yàn)殡娙輧蛇厜航挡荒芡蛔儯?C1 的右邊電壓有一個(gè)管壓降電壓減去高電平，此時(shí) C1 的右邊為負(fù)電壓；隨著時(shí)間變化，系統(tǒng)逐漸穩(wěn)定，系統(tǒng)輸出的電 平為高電平 -二極管 D1 的管壓降-二極管 D2 的管壓降。此時(shí)各狀態(tài)的電壓波形如下圖所示PSPICE仿真結(jié)果波形仿真電路圖為：波形：由波形看 C3 電容兩邊波形與分析基

4、本類似；輸出 Vout 最終穩(wěn)定在左右 二.負(fù)電壓產(chǎn)生倍壓基本拓?fù)渫負(fù)湟唬弘娐贩治鲞^(guò)程較基本拓?fù)浔容^類似，省略如圖為各時(shí)間段波形情況：此拓?fù)涮攸c(diǎn)為：后級(jí)電容兩端電壓會(huì)越來(lái)越大，電容耐壓要求較高，但此拓?fù)潆娐芳y 波較小Pspice仿真原理圖仿真波形：拓?fù)涠悍治鲞^(guò)程不在敘說(shuō)，此拓?fù)涫窃诨A(chǔ)拓?fù)渖献兓鴣?lái)的，此拓?fù)涮攸c(diǎn)：每個(gè)電容上的電壓不會(huì)超過(guò)PWM電壓U的兩倍，即2U,所以可以選用耐壓較低的電容。缺點(diǎn)是電 容是串聯(lián)放電，紋波大。Pspice仿真原理圖仿真波形拓跋三：拓?fù)淙窃谕負(fù)涠幕A(chǔ)上改進(jìn)，此電路紋波小，但電路復(fù)雜，成本高以上三種拓?fù)錇榛就負(fù)涞囊淮伪秹?，多次將基本拓?fù)浯⒙?lián)可得到更高的負(fù)電

5、壓。 仿真原理圖： 仿真波形：三.PWM信號(hào)產(chǎn)生PWM信號(hào)產(chǎn)生電路各種各樣，本文檔是使用NE555震蕩器構(gòu)成多諧振蕩器。NE555只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極 廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。它的操作電源范圍極大，可與TTL, CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平 匹配。其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。Pin腳圖本文檔是使用NE555形成占空比50%的多諧振蕩器。電路如圖所示下面詳細(xì)分析下NE555的工作過(guò)程2當(dāng)電源通過(guò)R1, D1，C2回路進(jìn)行充電，當(dāng)電壓充至-?輸出跳轉(zhuǎn)成低電平；當(dāng)輸1 出低電平時(shí)，NE555的第7pin開(kāi)始通過(guò)C2,D2,R2進(jìn)行放電，當(dāng)C2上電壓降低至3?輸出將會(huì)跳轉(zhuǎn)至高電平，此時(shí) C2又開(kāi)始通電，周而復(fù)始，輸出成方波充電過(guò)程：?= ?2放電過(guò)程： ?= ?2?2?2通過(guò)公式可知，當(dāng)R仁R2,上升時(shí)間與下降時(shí)間相等，輸出方波占空比相等仿真波形：NE555 仿真注意實(shí)現(xiàn)：NE555首先搭建平臺(tái)，使用PSpice仿真，當(dāng)仿真并沒(méi)有方波產(chǎn)生，波形如圖所示通過(guò)摸索，最后在 Simulation S