DC-DC开关模式电源控制器驱动稳压电荷泵

基于电感的开关模式电源可能需要大量的设计工作并增加尺寸，特别是对于运算放大器或LCD偏置产生负电源电流时。本应用笔记描述了开关模式电源控制器（如MAX774和二极管电容网络）如何在不使用电感的情况下产生适度的负电源电流。

开关模式电源控制器和二极管电容网络可以产生运算放大器或LCD偏置所需的适中负电源电流，而不会产生与电感相关的设计工作和尺寸损失（图1）。图1所示电路接受2V至6V输入，并产生数字可调输出电压。二极管电容电荷泵由DHI和DLOW的开关动作驱动，DHI和DLOW通常驱动基于电感的开关模式电源中的外部MOSFET或pnp晶体管。

图1.该 DC-DC 控制器 IC 驱动二极管电容网络而不是电感器，产生稳定的负输出，具有适度的 I外能力。

上电时，内部6位电流输出D/A转换器产生R1 x 13.33μA的标称VOUT。然后，通过按住 CTRL 高电平并切换 ADJ，您可以根据 R1 的值在 3：1 范围内以 64 个相等的步长调整 VOUT：R1 x 6.66μA ≤ VOUT ≤ R1 x 20μA。如果不需要数字调整，则将ADJ引脚接地并将CTRL连接至V+。或者用MAX774 DC-DC控制器构建类似的电路，接受高达16.5V的输入。对于大于VIN的正输出，升压控制器和改进的电荷泵网络（未显示）可以完成这项工作。

最大输出电流取决于 VIN、VOUT 和二极管电容级的数量，每级由两个二极管和两个电容器组成。虽然在最大 VOUT 下只有几微安可用，等于 VIN - （0.6V x 级数），但在较低的输出电压下可以吸收更多的电流（图 2）。

图2.图1中的可用输出电流取决于VIN（本图中为5V）、VOUT和二极管电容级数。

二极管电容级数决定了给定VIN和VOUT的最大IOUT。级太少将无法达到所需的电压，但级数太低会降低效率：IIN 等于（大约）IOUT 乘以级数。对于低于5V的VIN电压，电路提供的输出电流小于图2曲线所示的输出电流。例如，4级电路从2VIN输出-2V输出电流，从3VIN输出-7V输出，从4VIN输出电流输出11V输出，从5VIN输出电流输出电流输出电流较大的泵浦电容器可以提供更高的IOUT。

控制器在 V 时更改其行为外远低于R1编程的电压。它专为基于电感的电路而设计，通过增加开关晶体管的“导通”时间，以牺牲“关断”时间为代价来补偿即将发生的压差。该动作通常会增加电感电流，但对所示电路具有相反的效果。由于短关断时间（DHI高）不允许电容器完全放电，因此可用的输出电流实际上会减小而不是增加。因此，当 V外由于过载而失去调节，必须大幅降低负载电流才能重新获得调节。可靠的最大输出电流是 V外从辍学中恢复，而不是从进入辍学的更高级别恢复。

为了稳定工作，用1pF旁路R220，保持R1和IC1之间的连接非常短，并将输入旁路电容直接放在IC1的输入引脚上。对于所示元件值，输出纹波通常小于1%，但如果电路包含的级数超过编程输出电压所需的级数，则纹波可能会更高。纹波可以通过增加输出电容来降低。

审核编辑：郭婷