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设计电荷泵双极电源

时间: 2023-10-13 22:43:47    作者: 欧宝

/DC 转换器。基于电荷泵的电压调节是更常见的基于电感器的方法的重要替代方案;电荷泵电路 电荷泵稳压器的主要限制是输出电流;当您需要超过 50–100 mA 的电流时,基于电感器的开关是
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  • 产品介绍

  /DC 转换器。基于电荷泵的电压调节是更常见的基于电感器的方法的重要替代方案;电荷泵电路

  电荷泵稳压器的主要限制是输出电流;当您需要超过 50–100 mA 的电流时,基于电感器的开关是更好的选择。然而,对于许多低功率电子设备或子电路来说,50 mA 的电流已经足够了,在我看来,对基于电感器的 DC/DC 转换的关注导致许多设计人员忽略了一个可能更优越的替代方案。

  我为采用 5 V 输入并生成 +5 V 和 –5 V 输出轨的电源模块创建了一个参考设计。为不同的电压修改此电路并不困难,但我认为 5 V 至 ±5 V 配置在许多应用中可能很有用,因为 5 V 是您从 USB 电源获得的电压(几乎随处可用)并且因为 ±5 V 适用于范围广泛的模拟电路。此外,如果您想使用LDO生成 3.3 V,5 V 是一个很好的起点,因此您可以将正 5 V 电源轨用于模拟电路,并将其调节至 3.3 V 用于数字电路。

  关于双电源的需要注意的几点:毫无疑问,许多模拟电路都可以在单电源环境中实现,而且这种方法很有优势。然而,我个人的看法是,当使用双极电源时,模拟电路更直接、更直观。我是不愿意用不必要的电源电路使设计复杂化的人,但本文介绍的电荷泵电路很简单紧凑,它使双极性电源成为许多模拟和混合信号设备的可行选择。

  它是一个高度集成的部件,包含一个倍压电荷泵、一个电压反相电荷泵和两个线性稳压器。以下是我如何生成对称的低噪声轨道:

  还有其他办法能够实现 LTC3265。您可以将输入电压反相,然后将输入电压和反相电压用作双极电源轨,或者将输入电压反相并加倍,然后使用 LDO 仅调节加倍的电压,或者使用加倍的电压为,并且将双倍和反相输出直接连接到负载(即不使用 LDO)。

  用途广泛:倍压器和反相器产生±10 V后,只需更换两个电阻即可选不一样的终输出电压。LDO 电压设置如下:

  在我们讨论原理图的别的方面之前,我应该提到一个细节:我将电荷泵称为“倍增”和“反相”,但整一个故事有点复杂。LTC3265 可以工作在突发模式或开环模式。在开环模式下,升压电荷泵将其输入电压增加两倍,反相电荷泵将其输入电压乘以负一。然而,在突发模式下,这一些因素略小:V BOOST = 0.94 × 2 × V IN_BOOST和 V INV = –0.94 × V IN_INV。不过,这并没有真正影响我的电路,因为微小的差异不会改变 LDO 产生的电压。

  我在输入端加入了一个大电容,因为当电路板的输入电压通过电缆和/或未知时,我总是很喜欢有足够的电容。但是,47 μF 电容器会显着增加电路板尺寸和成本(尤其是成本),因此如果您有预算或空间限制,请考虑取消 C1。

  RT 引脚和地之间的电阻值决定了 LTC3265 的振荡器频率。我使用了一个电位器,这样我就能够尝试不同的频率。

  J3 和 J4 是母接头,可用于插入老式通孔电阻器。这使我能够评估电路在不同负载条件下的性能。

  C8 和 C9 不是必需的,但您也可以包括它们,因为它们能减少 LDO 输出电压中的噪声量。

  正如您从原理图中看到的那样,像 LTC3265 这样的部件允许您生成低噪声双极电源,而无需大量的设计工作和一长串元件。(我假设 LDO 会消除大部分开关噪声;我会在有机会测试电路板后确定。)虽然肯定不是大电流电源,但该电路能提供高达 100 mA(来自每个 LDO 的 50 mA),这对于许多应用来说已经足够了。

  管压降,则C2两端电压Vo=V2+V1,其中V2为电压源V2的高电平输出电压。由于

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