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不用線圈也可提升直流電----陳友祥 (中無通訊 第92期)

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發表於 18-7-2020 16:42:42 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
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。

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 樓主| 發表於 18-7-2020 16:45:54 | 顯示全部樓層
      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。


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 樓主| 發表於 18-7-2020 16:49:34 | 顯示全部樓層
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。
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 樓主| 發表於 18-7-2020 16:54:34 | 顯示全部樓層
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。

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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

 樓主| 發表於 18-7-2020 16:57:09 | 顯示全部樓層
圖五,四個開關與兩個電容組成,S1、S3 閉合,電池向 C1 充電

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 樓主| 發表於 18-7-2020 16:59:39 | 顯示全部樓層
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。

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 樓主| 發表於 18-7-2020 17:04:43 | 顯示全部樓層
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。

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 樓主| 發表於 18-7-2020 17:07:23 | 顯示全部樓層
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...。

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 樓主| 發表於 18-7-2020 17:10:01 | 顯示全部樓層
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。

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 樓主| 發表於 18-7-2020 17:11:45 | 顯示全部樓層
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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