容差電荷泵的制作方法
【專利摘要】容差電荷泵，屬于電荷泵【技術(shù)領(lǐng)域】。解決電容源中控制電路從市電輸入時(shí)控制電路的供電問題。S1、S4閉合S2、S3、S5斷開時(shí)，C1、C2、C3串聯(lián)充電，Ui＝U1+U2+U3；S1、S4斷開S2、S3、S5閉合時(shí)，C2、C3并聯(lián)后串聯(lián)上C1、CL充電，Ui＝Uo+U1+U2//U3，Uo得到C2、C3串聯(lián)充電改為并聯(lián)充電的壓差。可以應(yīng)用于高壓差電荷泵、降壓型電容源等。
【專利說明】容差電荷泵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電荷泵【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在電容源的應(yīng)用中，控制電路的供電電源要求較高，而電容源工作于高壓輸入情況時(shí)，要從輸入電源獲得一個(gè)控制電源，利用現(xiàn)有的電荷泵模式結(jié)構(gòu)會(huì)很復(fù)雜，這對(duì)ー個(gè)輔助電源來說很不經(jīng)濟(jì)。在小功率電容源的應(yīng)用場合，要從高壓輸入直接獲得應(yīng)用的電源輸出，利用升壓的可逆應(yīng)用或利用降壓矩陣結(jié)構(gòu)都會(huì)很復(fù)雜。比如要從220V AC市電輸入直接獲得5V DC的輸出，市電經(jīng)整流濾波后一般會(huì)到280V，電壓倍數(shù)為280/5 = 56倍，利用現(xiàn)有電容的換能模式，這個(gè)成本和效率都不易實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決上述應(yīng)用，提出了ー種利用電容容量差工作的電荷泵，如圖1。電路是由5個(gè)開關(guān)和4個(gè)電容構(gòu)成的電荷泵，電阻RL是ー個(gè)純電阻或負(fù)載的等效電阻，CL是負(fù)載的濾波電容。在S1、S4閉合S2、S3、S5斷開時(shí)，輸入電源Ui給電容C1、C2、C3串聯(lián)充電，C2、C3是串聯(lián)關(guān)系;S2、S3、S5閉合S1、S4斷開時(shí)，輸入電源Ui通過CL給C1、C2、C3充電，C2、C3是并聯(lián)關(guān)系，同時(shí)CL也得到電壓Uo。在C2、C3串聯(lián)到并聯(lián)關(guān)系的轉(zhuǎn)換中，U2+U3會(huì)有一個(gè)電壓差，這個(gè)電壓差就是因?yàn)槿萘孔兓a(chǎn)生的壓差。
[0004]工作原理:為敘述方便，忽略開關(guān)壓降，并設(shè)電容C2、C3的容量相等(C2、C3不相等吋，串聯(lián)轉(zhuǎn)換為并聯(lián)后有ー個(gè)電荷轉(zhuǎn)移的過程，且并聯(lián)電壓為轉(zhuǎn)移結(jié)束后的電壓)。
[0005]上電時(shí)，S1、S4先閉合S2、S3、S5斷開，電容C1、C2、C3形成了ー個(gè)串聯(lián)充電回路，路徑為:Ui正極(+)、S 1、C1、C2、S4、C3回到Ui負(fù)極(_)，它們通過容量分壓關(guān)系充得各自的
分壓值。串聯(lián)后的總?cè)萘縌 = 1/c: +1/e +1/ハ，由此可以計(jì)算出串聯(lián)充電回路每個(gè)電容充
得的電壓值，Cl分得電壓M ニ G ? #，C2分得電壓ひ2 = G ?デ，C3分得電壓％。
接著是S2、S3、S5閉合S1、S4斷開，由于S4斷開S3、S5閉合，電容C2、C3構(gòu)成了一個(gè)并聯(lián)回路，這個(gè)并聯(lián)回路與Cl是串聯(lián)關(guān)系，由于SI斷開S2閉合，將負(fù)載回路的電容CL接入了串聯(lián)充電回路，此時(shí)的整個(gè)充電路徑為=Ui正極(+)52、(:し(:1、〇2//^3(〇2并〇3)、譏負(fù)極(-)，此時(shí)C2并聯(lián)C3與之前的C2串聯(lián)C3產(chǎn)生了ー個(gè)壓差。因C2與C3的容量相等，所以這個(gè)壓差變?yōu)橹暗囊话?，設(shè)為UH，則UH = U2 = U3。由于負(fù)載電阻RL的存在，CL并不能與Cl、C2、C3形成容量分壓關(guān)系，而是電阻RL上的壓降Uo。設(shè)電容C2、C3串聯(lián)時(shí)Ui ロ電壓為Uc，電容C2、C3并聯(lián)時(shí)Ui ロ電壓為UB，則根據(jù)基爾霍夫回路電壓關(guān)系可得，
[0006]在C2、C3 串聯(lián)時(shí) Uc = Ui = U1+U2+U3
[0007]在C2、C3 并聯(lián)時(shí) UB = Ui = Uo+Ul+UH
[0008]由于U1、Ul 沒有變，則 U2+U3 = Uo+UH[0009]因UH = U2 = U3，所以 U0 = UH = U2 = U3
[0010]即負(fù)載電壓Uo等于電容C2與C3由串聯(lián)關(guān)系轉(zhuǎn)換到并聯(lián)關(guān)系的電壓差，這個(gè)電壓差是由于容量關(guān)系變化造成的。在C2、C3并聯(lián)充電時(shí)，CL由于RL的存在其容量不參與回
路分壓計(jì)算。Cl、C2、C3等效電容總?cè)萘?br> 【權(quán)利要求】
1. 一種由電阻、電容、開關(guān)構(gòu)成的降壓電荷泵，其包含的三個(gè)特征分別為:. 1.開關(guān)一(SI)的一端與開關(guān)二(S2)的一端均接在輸入電源的正極(Ui+),電阻(RL)的一端接開關(guān)一(SI)的另一端，電阻(RL)的另一端接開關(guān)二(S2)的另一端，電容四(CL)的負(fù)極接開關(guān)一(SI)的另一端，電容四(CL)的正極接開關(guān)二(S2)的另一端。. 2.電容一(Cl)的一端接開關(guān)一(SI)的另一端,開關(guān)三(S3)的一端和電容二(C2)的一端均接在電容一(Cl)的另一端，開關(guān)四(S4)的另一端接開關(guān)三(S3)的另一端，開關(guān)四(S4)的一端接電容二(C2)的另一端。. 3.開關(guān)四(S4)的一端接開關(guān)五(S5)的一端，開關(guān)四(S4)的另一端接電容三(C3)的一端，開關(guān)五(S5)的另一端和電容三(C3)的另一端均接在輸入電源的負(fù)極(U1-)。
【文檔編號(hào)】H02M3/07GK103427632SQ201310379544
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月21日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:馬東林