使用两个通用芯片和两个自举程序将 5 V 加倍并反转以生成 ±10 V
出处:维库电子市场网 发布于:2024-05-08 17:11:25 | 488 次阅读

并联开关 U1c 和 U2c 在 Fpump = 25 kHz 下运行,使“飞翔”电容器 C2 的顶端在接地和 +5 V 之间交替,而 U1a 和 U2a 同步在 +5 V 和 +10 V 之间交替其底端,从而产生倍压电容电荷泵。U1,2 引脚 13 上的最终 10V 电源轨与 U1,2 引脚 16 的连接实现了上述第一个“自举”,开关由此向自身提供 10V 电压。D1 通过最初提供 ~+5 V 直到电荷泵接管,从而在加电时开始工作,此时 D1 被反向偏置并断开连接。
将 U1,2a 和 U1,2c 电荷泵开关加倍可将 +10 V 输出的有效阻抗减半至约 180 Ω。这很重要,因为 +10 V 输出不仅为外部负载供电,还为内部 U1,2b 电压供电(稍后详细介绍)。另外,这些导通电阻相对较高的金属栅极 CMOS 开关需要尽可能多的帮助。结果是相当僵硬的 +10 V 输出,根据以下表达式,该输出随着负载电流180 mV/mA 下降:
V+ = 10 V – 180(I+ + I-)
其中:
I+ = +10 V 输出负载电流
I – = -10 V 输出负载电流
25 kHz 泵时钟由“合并”振荡器提供,该振荡器由正反馈驱动的 U2b 组成。从 U2c 到 C1 以及通过 R1 的负反馈,生成:
Fpump = (2 log e (2)R1C1) -1
泵频率会随着组件容差和 10 V 输出的负载而有所不同,但由于时钟频率并不重要,因此对泵性能的任何影响都是微不足道的。 由此产生的振荡器波形如图2所示。

+10 V 反转以产生 -10 V 是通过 U1,2b 在左侧 +10 V 和接地以及右侧接地和 -10 V 之间切换 C4 来处理的。与引脚 7 的连接提供了第二个“引导程序”。D2 将引脚 7 钳位到足够接近接地的位置,以便开关在加电时开始工作,直到电荷泵接管。
结果是负轨根据以下表达式对负载做出反应:
V- = -10 V + (430*I- + 180*I+)
其中:
I+ = +10 V 输出负载电流 I – = -10 V 输出负载电流

图3四种负载情况下的输出电压: (1) +10 V 输出,+10 V 负载 0 至 10 mA,-10 V 空载;(2) +10 V 输出,+10 V 和 -10 V 均负载 0 至 10 mA;(3) -10 V 输出,-10 V 负载 0 至 10 mA,+10 V 空载;(4) -10 V 输出,+10 V 和 -10 V 负载为 0 至 10 mA。
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