超級電荷泵

是利用電容儲能的直流-直流(DC-DC)變換器。本質和電荷泵相一致。指在產品的中功率較大的電荷泵。

基本介紹

• 中文名：超級電荷泵
• 外文名：HCP
• 實質：電容儲能的直流-直流變換器
• 特點:：功率大

基本內容

理想的電荷泵鎖相環具有無限的環路直流增益, 零的相位誤差, 但在實際中, 電荷泵不可避免地存在電荷泄漏、充放電流失配、泵開關時間延遲、電荷共享以及時鐘饋通等問題, 這些問題均可引起VCO 輸出頻率的抖動, 引入噪聲。對於一個高性能的鎖相環電路而言, 高穩定、高精度的電荷泵設計是非常重要的。

電荷泵使用電容存儲能量，它的倍數由其拓撲結構決定。 電荷泵是利用電荷守恆原理工作的開關電源,以電容作為儲能元件,使用晶片內部的開關陣列來控制電容的充放電團。與電感升壓方式不同,電荷泵升壓是一個直流到直流的升壓電路(Boost),又因為升壓電荷泵的輸出需要若干個時鐘周期才能穩定,因此這種電荷泵電路又被稱為step-up型。

電荷泵工作時通過周期性的開關電容通路以達到電容電壓的轉換。Dickson最早提出了理想的電荷泵模型,但是由於Dickson電荷泵電路的每一階都有閉值電壓的損失,從而使其輸出的最高電壓受到了限制。將Dickson電荷泵理論推廣,可以得到各種增益的電荷泵。常見的有2倍型、1.5倍型等多種結構。電荷泵根據輸出電壓與輸入電壓極性的關係又可分為正相電荷泵和反相電荷泵。這些結構的轉換效率都和輸入電壓成反比。當輸入範圍變化很大時,為了提高電源的轉換效率,可採用多增益電荷泵,本文設計的電荷泵採用1.5x/2x的結構,其轉換效率最高可達到90%以上。開關信號的占空比通常為50%,以產生最佳的電荷轉移效率。

套用

1.正負電壓轉換，例如:+12V轉±12V.

2.升壓電路2倍及多倍升壓 例如: +12V轉+24V，+12V轉+48,+12轉+192V.

3.蓄電池組動態均衡器。可為蓄電池組提供動態均衡功能，包括鋰電池。

4.直流電壓輸出型UPS.

特點

1.轉換效率高 單元轉換效率一般可達97%~99%.

2.功率大.

3.靜態功耗小 單元靜態功耗為30~60mA.

4.電磁輻射小，沒有使用功率電感及變壓器.

5.波紋小.

6.抗過載能力強.