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每周了解几个硬件知识+电荷泵辅助电源供电技术2

工程师
2024-07-03 19:47:42     打赏

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。

为什么电荷泵电路在便携式电子设备中得到广泛使用:小功率需求:便携式电子设备手机、智能手表、蓝牙耳机等,通常对电源的需求是小功率的。电荷泵电路能够高效地转换电压,满足这些设备的低功耗需求。小型化设计:便携式设备要求电源模块尽可能小,以节省空间。电荷泵电路由于其简单的结构和紧凑的布局,非常适合小型化设计。高效率:在电池供电的便携式设备中,高效率的电源转换对于延长电池寿命至关重要。电荷泵电路通过减少能量损失,提高了电源转换的效率。多电压需求:许多便携式设备内部包含多种需要不同电压供电的组件,LCD显示屏、LED背光、传感器等。电荷泵电路能够灵活地提供多种电压输出,满足这些组件的需求。
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:

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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:

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L6562 Boost APFC典型应用中的电荷泵电路供电方式:结合辅助绕组和电荷泵供电,避免影响检测信号。参数选择:检测绕组供电:使用二极管、电容和限流电阻,参数经验值需根据实际电路调整。电荷泵供电:使用两个二极管、两个电容、退耦电阻或电感及限流电阻,适用于宽输入电压范围的SMPS应用。参数如C1=11.5nF,L1=50100μH,需根据实际电路需求调整。


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。

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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

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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。

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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。



院士
2024-07-04 06:51:32     打赏
2楼

谢谢楼主的分享~!


专家
2024-07-06 12:50:11     打赏
3楼

谢谢楼主的分享


专家
2024-07-06 15:28:16     打赏
4楼

非常实用,谢谢分享!有时真想把这些最基础的东西再做实验,通过示波器进行验证。看波形,更直观。


工程师
2024-07-09 08:54:47     打赏
5楼

很好。谢谢分享。


院士
2024-07-09 17:02:23     打赏
6楼

谢谢分享,学习了。


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