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改装的电荷泵从数字信号中提取电能
接线图
2024年10月22日 18:25 38
admin
本设计方案中描述的电压倍增器是 Dickson 电荷泵的改进版。与该电路不同，它不需要 DC 输入电压，而只需要一个数字时钟，该数字时钟的峰值在输出端理想地加倍为 DC 电压。
该电路充当电荷泵，其中 C1 充电至输入时钟的高电平，然后通过 D2 放电至 C2 的低电平。当时钟返回 高电平时，C2 又通过二极管 D3 放电至 C3。
空载时，输出电压为峰值输入电压的两倍减去三个二极管的正向电压——总共约 0.75V。输出电压在十个时钟周期内稳定；两个时钟周期后，达到最终值的约 60%。其值取决于负载电流和输入时钟的峰值，因此如果您想要精确的输出电压，您可以随时进行后调节。
要选择适合您应用的电容器的值，您可以使用以下公式：
C = ( I负载× T低) / V R (PP)
其中，I load为负载电流，T low为时钟低电平的持续时间，V R (PP) 为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，该电路由 74HC14 逆变器构建，供电电压为 V DD = 5V（图 2）。一条 10m 长的双绞线将非稳态电路的输出连接到倍压器输入，并获得了以下测量结果：
D4 可最大程度减少输入时钟下降沿的振铃。
该电路可从任何数字数据线获取电源，为不使用本地电池的远程微功率应用（例如单线串行接口网络）提供更高的电源电压。
如果需要更高的电源电压，可以扩展电路以获得N倍乘法器。图3显示了一个3倍乘法器。
也可以通过反转所有二极管并电容耦合和将输入峰值钳位到 0V 来产生负电压。图 4显示了一个负电压倍增器，其钳位电路由 C4 和 D4 组成。您还可以通过修改图 3 的电路来获得更高的负电压。
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