电荷泵电路在便携式电子设备中广泛应用的问题时,首先要理解电荷泵电路的基本特性和优势。
电荷泵电路,也称为开关电容电路,通过开关的切换和电容的充放电来转换电压,从而实现电压的升高、降低或反转。这种电路特别适用于需要小功率、高效率且体积紧凑的场合。
显示屏驱动:在智能手机、平板电脑等设备的LCD或OLED显示屏中,电荷泵电路可能用于提供背光LED所需的电压,或者调整显示屏驱动电路的电压。音频放大:在蓝牙耳机、音箱等音频设备中,电荷泵电路可能用于为音频放大器提供稳定的电压,以确保音质清晰、音量充足。传感器供电:在可穿戴设备、健康监测器等物联网设备中,电荷泵电路可能用于为各种传感器(心率传感器、加速度传感器等)提供所需的电压。无线通信模块:在需要无线通信的便携式设备中(智能手机、无线耳机),电荷泵电路可能用于为蓝牙、Wi-Fi等无线通信模块提供稳定的电源。
闪光灯驱动:在相机、手机等设备的闪光灯中,电荷泵电路可能用于提供高电压以驱动闪光灯,确保照片拍摄时的光线充足。
电荷泵电路典型应用案例:
下图堪称经典电路,其为基于ST半导体L6562的BoostAPFC典型应用图其中采用的即为这种供电方式,正是这个图,许多工程师一直在模仿和应用,但不知其所然。
电荷泵电路在 L6562 供电中的应用:
现在我们需要在数值上计算下此电路的参数选择,以便真正工程上能够用到。芯片供电采用辅助绕组以及电荷泵供电如图所示。
一般地,给芯片供电的最常用的办法是使用检测绕组(第三绕组),但在利用检测绕组进行供电时,必须小心加入的电源电路不会影响检测信号。上图1中,可以使用一个二极管、一个电容 EC,和一个限流电阻R,这在实际应用中效果很不错,其参数的经验值为
考虑到R上的损耗,我们采用电荷泵电源,使用两个二极管、两个电容ECC,和一个退耦电阻R,或退耦电感L(减小损耗)(见上图2)和一个限流电阻R(见上图3),以避免在谐振时损坏电路。这种供电方式更适用于宽输人电压范围的SMPS应用。电源电流在轻载时随着工作频率升高而增加,并不依赖于输人电压。其参数的经验值为(对于图2而言),或是取 C1=1~1.5nF,L1=50~100μH,R,与之一起组成一个低通贝塞尔滤波器。
总结:
电荷泵电路因其小功率、高效率、小型化和多电压输出的特性,在便携式电子设备中得到广泛应用。在具体应用中,L6562 Boost APFC电路中,电荷泵供电方式能有效解决检测绕组供电可能带来的干扰问题,同时提供稳定的电源供应。参数选择需根据具体电路需求进行调整,以达到最佳性能和效率。工程师在应用时不仅需模仿经典电路,还需理解其工作原理和参数选择依据,以应对不同的设计需求。