如何使用充电泵转换器满足设计需要

如何使用充电泵转换器满足设计需要

多数工程师都很熟悉助推转换器,从而提升输出电压(V)OUT至超过输入电压(V)的值IN他们也熟悉公积加速转换器和单端一级和一级承载器转换器(SEPIC),可确保OUT以上、以下或等于VIN接收设备所需的。

A 充电泵转换器一种使用电容器提高电压或降低电压的DC/DC转换器,这些转换器通常占用较小区域,效率高,成本效益高,而且非常高,常常在薄膜-晶体-晶体液晶体显示器(TFT-LCD)光学模块的背光下使用,可以驱动钢铁电路的上晶体管(N-Chanel MOSFET)。

传统上,充电泵转换器通常作为电压双倍转换器,对V的电容器充电IN然后交换电费以确保VOUT正好是V的两倍IN基本原则很简单:充电和卸载电容器,然后使用电容器可以储存电荷这一事实,将电荷从电路中分离出来,然后通过放电线路通过。

在充电阶段,四个开关中的两个开关(Q1和Q4)打开,而另外两个开关(Q2和Q3)关闭,这样输入就可以充电电容器(C1)(见图1)。

转换阶段是下一个阶段。 在这一阶段, Q1 和 Q4 关闭, 而Q2 和 Q3 关闭, 因为电容器的电压不会立即改变。 然后 C1 释放到输出电容器( C) 。OUT电费转移是通过转换转换完成的,即VOUT= 2 x V = 2 x VIN.

方形( 方形)

MP9361

以下各节将提供电泵转换器的典型应用。

Using a Charge Pump for a Buck Circuit's High-Side MOSFET

驾驶高端MOSFET(HS-FET)和确保门到源电压(V)GS) 超过阈值电压(V)TH),可能需要用靴杆电路来提高大门的电压。

图2显示,C1在一个开关周期内完成充电和放电过程,这提高了门压。 充电泵不仅被一个转压器的靴杆电路用来驱动HS-FET。 充电泵也可以用来在半桥和全桥应用中驱动HS-FET。

Figure 2: Using a Charge Pump for an HS-FET

Using a Charge Pump in a Boost Circuit

对于助推应用程序,助推转换器的最大 VOUT某些设备可能无法满足电压规格要求, 如 TFT- LCD 中的 VP/ VN 电源。 考虑一个通用的转换器, 用于 TFT 偏向电源。 如果输出超过 25V, 但 SW 点只支持 25V, 那么输出通常有限 。

工程师可以找到一个能承受更高电压的IC,但这些IC的成本效益较低。 在这种情况下,可以增加一个充电泵电路(见图3),再增加几个部件,推力转换器就有一个新的输出(V)。输出2)是典型输出电压(V)的两倍输出1图3显示了一个充电泵,该泵正在被使用。MP1542一个700kHz/1.3MHz助推转换器。

Figure 3: A Charge Pump in a Boost Circuit

图4显示了基于图3的简化电路。

Figure 4: Simplified Charge Pump in a Boost Circuit

图5显示了总体电费过程。当Q1开关时,C1将能量传输到C2, 将C2的电压提高至第一电压(V)。1等于第二电压(V)2)当Q1关闭时,第二个电容器(C2)将能量转移到输出中,以便最后电压(V)3() 等于V)2五五1, 或 (2 x V) , 或 (2 x V)1).

Figure 5: Functional Diagram for Simplified Charge Pump

Negative VOUT Applications with a Charge Pump

充电泵可用于具有正和负输出电压的应用,由于它们需要的外围部件较少,占用的空间较小,因此是这些应用的流行选择。

图6显示在内部逻辑电路中只需要4个MOSFET的电路,因此VOUT等于 -VIN电路不需要外部电路,因为外部电路可以降低总成本,简化设计,这种紧凑、低调的解决方案适用于广泛的应用,包括光学模块、RF放大器和传感器动力供应。

Figure 6: Charge Pump in Applications with Negative VOUT

表1汇总了传统的DC/DC转换器与具有能力的DC/DC转换器之间的差异。

Table 1: DC/DC转换器s vs. Capacitor DC/DC Converters

DC/DC转换器	DC/DC转换器
建议采用宽V型高功率应用IN	减少多氯联苯规模较小的外部成分
高精确度五五OUT	低电磁接口(EMI)和子电流(I)Q),具有高效率
需要增加组成部分,以减少 EMI	不推荐使用广泛的VIN申请

Conclusion

电泵转换器是具有成本效益的解决方案,相对于其输入量,其输出量可有效翻倍,设计者应选择符合其应用要求的适当的DC/DC转换器。充电泵转换器, 助推转换器, 和公积加速转换器符合任何设计规格。

审核编辑：彭菁