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DC-DC开关模式电源控制器驱动调节电荷泵

来源:analog 发布时间:2023-10-19

摘要: DC-DC开关模式电源控制器驱动调节电荷泵产生负电源电流运放和LCD偏置不使用电感。

基于电感的开关模式电源可能需要大量的设计工作并增加尺寸,特别是对于运算放大器或LCD偏置产生负电源电流。本应用笔记描述了开关模式电源控制器(如MAX774)和二极管电容网络如何在不使用电感器的情况下产生适度的负电源电流。

开关模式电源控制器和二极管电容网络可以产生运算放大器或LCD偏置所需的适度负电源电流,而无需与电感相关的设计工作和尺寸损失(图1)。图1的电路接受2V至6V的输入,并产生数字可调输出电压。二极管电容电荷泵由DHI和DLOW的开关动作驱动,它们通常驱动基于电感的开关模式电源中的外部MOSFET或pnp晶体管。


图1所示 驱动二极管电容网络而不是电感,该DC-DC控制器IC产生具有适度I(OUT)能力的调节负输出。

上电时,内部6位电流输出D/A转换器产生的标称V(OUT)为R1 x 13.33µA。然后,通过按住CTRL高并切换ADJ,您可以根据R1: R1 x 6.66 μ a≤V(OUT)≤R1 x 20 μ a的值,在64个相等的步骤中调整V(OUT)超过3:1的范围。如果不需要数字调整,将ADJ引脚接地,并将CTRL连接到V+。或者用MAX774 DC-DC控制器构造一个类似的电路,它接受高达16.5V的输入。对于大于V(IN)的正输出,升压控制器和改进的电荷泵网络(未示出)可以完成这项工作。

最大输出电流取决于V(IN), V(OUT)和二极管电容级的数量,每个级由两个二极管和两个电容组成。虽然在最大V(OUT)处只有几个微安可用,它等于V(IN) - (0.6V x级数),但您可以在较低的输出电压下获得更大的电流(图2)。


图2 图1中的可用输出电流取决于V(in)(该图为5V)、V(OUT)和二极管-电容级数。

二极管电容级的数量决定了给定V(IN)和V(OUT)的最大I(OUT)。太少的级将不能达到期望的电压,但太多的会降低效率:I(IN)等于(近似)I(OUT)乘以级数。当V(IN)小于5V时,电路输出电流小于图2曲线所示。例如,一个4级电路在从2V(IN)输出-2V、从3V(IN)输出-7V、从4V(IN)输出-11V和从5V(IN)输出-14.5V时产生1mA的输出电流。更大的泵电容器可以提供更高的I(OUT)。

当V(OUT)远低于R1编程的电压时,控制器改变其行为。设计用于基于电感的电路,它通过增加开关晶体管的“接通”时间以牺牲“关闭”时间来补偿即将到来的落差。这个动作通常会增加电感电流,但它对所示电路有相反的效果。由于短的断开时间(DHI高)不允许电容器完全放电,可用的输出电流实际上减少而不是增加。因此,当V(OUT)因过载而失去调节时,必须在恢复调节之前大幅降低负载电流。一个可靠的最大输出电流是V(OUT)从辍学恢复的水平,而不是它进入辍学的更高水平。

为了稳定工作,用220pF旁路R1,保持R1和IC1之间的连接非常短,并将输入旁路电容直接放置在IC1的输入引脚上。对于所示的元件值,输出纹波通常小于1%,但如果电路包含比编程输出电压所需的级更多的级,纹波可能会更高。增加输出电容可以降低纹波。



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