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电路输出电压变化的曲线阐述

[ 时间:2018-01-12  来源: 作者:36500365水泵厂 点击: ]

稳压器作用是在在输入电压或者负载电流变化时仍可以提供稳定的输出电压。稳压器需要将输入的电源电压(4.7〜52V)转换成稳定的5V逻辑电压,稳压器电路如图1。其中Q1和Q2组成上一节所述的基准源电路。

图1:稳压器实际电路图

稳压器实际电路图

图1给出稳压器在室温条件下条件下,输出Vlogic的随VCC变化的图形。可以看出,当电源电压小于6V时,VREF和Vlogic随着VCC的增大而逐渐增大;当随着电源电压VCC的增大到6V左右时,VREF和Vlogic稳定逐渐稳定在1.20V和4.86V,此时,Vlogic输出一个稳定的5V左右的逻辑电压,供芯片内部使用。

图是基准电压VREF和稳压器输出Vlogic的输出电压随温度变化曲线,其中电源电压VCC=28V。图中可以看出,Vlogic的温度系数22.45ppm/℃。

图2:稳压器输出随输入电压变化

稳压器输出随输入电压变化

36500365离心泵是一种电荷转移的方式进行工作的,在本文所研究的芯片中,电荷通过对功率管的栅电容进行周期性的充电,将栅电压提高到功率管的开启电压以上,保证芯片开启。由于电荷泵会对栅极进行持续的充电,因此栅极电压会充到电源电压以上,需要一个钳位电路来限制栅极的最高电压。本文中电荷泵将分为振荡器和电荷泵的充电电路两部分来说明。

振荡器是许多子电路的重要组成部分,应用范围广泛,不同应用领域的结构和性能差别很大,比如CPU中的时钟信号或者通信中载波合成,将采用常见的环形振荡器,如图3所示,它是由多个单端或者是差分的反相器组成。

图3:三级环形振荡器电路原理图

三级环形振荡器电路原理图

图4:振荡器每一级输出波形

振荡器每一级输出波形

36500365化工泵是一种DC/DC的电压转换电路,在实际应用中电荷泵可以将输入电压的相位反转即正电压输出为负电压,或者将输入电压的大小增大甚至翻倍。电荷泵的原理是通过对内部电容的周期性的充放电,利用电容电压不能突变的的原理实现对输入电压大小和相位的控制,因此将这种电路称为电荷泵变换器。

图5:电荷泵原理图

电荷泵原理图

控制信号在第一个高电平时,S1开关和S2开关闭合、S3开关和S4开关怎因为反相器而断开,此时,左边的回路导通,输入电压U1对电容C1进行充电,靠近S1端为正电压;在控制信号为低电平时,开关状态相反,即S1开关和S2开关断开、S3开关和S4开关闭合,此时左边回路关闭而右边回路开启,电容C1向C2放电,C2内部储存电荷,两端电压差值将到U1,且靠近开关S3端是正电位,而由于电容C2上极板接地则输出电压U0的电压为-U1。由此可以得到与输入电压极性相反的输出电压。如果控制信号以高频率方波输入,则通过C1和C2的电压转换可以再输出端得到持续输出的负电压。

 

虽然36500365离心泵能够实现电压变换,但从原理上可以理解其输出电压始终处于动态的变化之中,且电容的充放电过程中会有输出电流,电压转换过程中会出现能量损耗。输出电流与输出电压变化关系的曲线称为输出特性曲线。

 

在实际电荷泵电路中,周期变化的控制信号是由上一节介绍的振荡器输出的。因次在实际电荷泵电路设计中,振荡器电路是属于电荷泵的一个子模块。高边功率开关采用高压的NLDMOS来设计功率管,为了保证功率管的正常开启,其栅极电压会高于电源电压5V左右,需要电荷泵电路对栅极电容至比充电电源高5V,保证功率管的正常工作。

 

利用振荡器产生的方波信号不断对电容充放电,本芯片的电荷泵电路能将电容栅电极的电位抬高到比Vbb高5V左右,超过5V时会被一串二极管钳位,保证栅极电压不会太高,避免栅极击穿,如此便可以使功率管正常工作。

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