不用線圈也可提升直流電----陳友祥 (中無通訊 第92期)
本帖最後由 VR2ZWP 於 18-7-2020 16:46 編輯本文原刊載於 中無通訊 第92期 2020年7月版。
開關式穩壓之電荷泵直流變換器 Charge Pumps DC-DC Converter
開關式穩壓通常都使用線圈，它可提供較大功率，亦帶來問題 "磁輻射"，向四周發射干擾，令設計者絞盡腦汁，小功率電路體積細小，必須盡量減少零件，電荷泵電路正好解決問題。
電荷泵工作原理有如倍壓整流，將已充電之電容，巧妙通過開關接成串聯輸出，由此電壓倍升，圖一，四個開關與電容組成升壓，S2、S3 閉合，電池向 C1 充電，圖二，S1、S4 閉合同時 S2、S3 打開，電池加上 C1 放電，輸出相當電池電壓加倍。
圖三，七個開關與兩個電容組成三倍壓，S2、S3、S5、S6 閉合，電池向 C1、C2 充電。
圖四，S1、S4、S7 閉合同時 S2、S3、S5、S6 打開，電池與 C1、C2 接成串聯放電，輸出 E + EC1 +EC2 相當電池電壓三倍。
利用電容充放電。可以將電源正輸入轉成負輸出，適合單一電池供電，而又需要正、負電源的電路。
圖五，四個開關與兩個電容組成，S1、S3 閉合，電池向 C1 充電。
圖六，S2、S4 閉合同時 S1、S3 打開，電容 C1 放電，輸出反向電流變成負電壓，電容 C2 作濾波。
電荷泵 IC 有升壓、反壓、白光 LED 驅動...，亦有用作超級電容充電 ，圖七是輸出反電壓IC原理圖，使用 MOSFET 作開關，外接電容，由於電容特性關係，輸出電流一般一、二百毫安，外接電容端有電源脈衝輸出，可用作倍壓整流，輸出倍壓，見圖八。
圖九為常用白光 LED 驅動 IC 原理圖，電荷泵電路外接兩個電容升壓，經恆流控制驅動多個 LED，輸入端管控電荷泵輸出 1x、 1.5x、 2x 倍壓，並控制開關、光喑、閃動...等等，此類 IC 多用於屏幕背光，掃描器...。
圖十 電荷泵 IC 實驗，升壓 1.2 V 點亮 3.2 V 白光 LED，MAX1720 輸出電流 20 mA，能將正輸入變成負輸出，工作電壓 1.5 ~ 5.5V，圖中增加一組倍壓
整流，由 D1、D2、C2、C4 組成，令輸出電壓增至負 2.4V，LED 連接至電池正極，合共取得 3.6V，採用多層陶瓷電容 ( Mono Cap. 國內叫獨石電容 )，
0.3V低電壓降肖特基 ( Schottky )二極管，內阻已達成限流，省了限流電阻。
附圖 左方 MAX1720 電荷泵電壓變換器 ( TSOP-6封裝 )，右方 TPS603雙輸出高效電荷泵 ( VSSOP-10封裝 )。
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