改装的电荷泵从数字信号中提取能量
出处:维库电子市场网 发布于:2023-03-22 15:56:26 | 229 次阅读
本设计理念中描述的倍压器是 Dickson 电荷泵的改进版。与该电路不同,它不需要直流输入电压,而只需要一个数字时钟,其峰值理想情况下在输出端加倍为直流电压。
图 1 倍压器产生自己的局部 V+
该电路用作电荷泵,其中 C1 充电至输入时钟的高电平,然后通过 D2 放电至处于低电平的 C2。当时钟返回时,C2 又通过二极管 D3 向 C3 放电 高的。
空载时,输出电压是峰值输入电压的两倍减去三个二极管的正向电压——总共大约 0.75V。输出电压在十个时钟周期内稳定;两个时钟后,它达到最终值的 60% 左右。它的值取决于负载电流和输入时钟的峰值,所以如果你想要一个精确的输出电压,你总是可以进行后置调节。
要为您的应用选择电容器的值,您可以使用以下公式:
C = ( I load × T low ) / V R (PP)
其中 I load是负载电流,T low是时钟低电平的持续时间,VR (PP) 是输出端可接受的峰峰值纹波电压。
该电路已使用 200kHz RC-Schmitt 非稳态电路进行了测试,该电路采用 74HC14 反相器构建,供电电压为 V DD = 5V(图 2)。一根 10m 的双绞线将非稳态电路的输出端连接到倍压器的输入端,获得了以下测量值:
负载_ |
输出电压 |
VR (PP) |
空载 |
9V |
0V |
2.2k |
8V |
120毫伏 |
D4 最大限度地减少了输入时钟下降沿的振铃。
图 2 添加了抗振铃钳位 D4
该电路从任何数字数据线获取电源,可用于在不使用本地电池的远程微功耗应用中提供更高的电源电压,例如在单线串行接口网络中。
如果您需要更高的电源电压,您可以扩展电路以获得 N 倍乘法器。图 3显示了一个 3 倍乘数。
图 3 电压三倍器
也可以通过反转所有二极管和电容耦合并将输入峰值钳位到 0V 来产生负电压。图 4显示了一个负电压倍增器,其钳位电路包括 C4 和 D4。您还可以通过修改图 3 的电路来获得更高的负电压。
图 4 负电压倍增器
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