DC-DC開關模式電源控制器驅動穩(wěn)壓電荷泵

基于電感的開關模式電源可能需要大量的設計工作并增加尺寸，特別是對于運算放大器或LCD偏置產生負電源電流時。本應用筆記描述了開關模式電源控制器（如MAX774和二極管電容網絡）如何在不使用電感的情況下產生適度的負電源電流。

開關模式電源控制器和二極管電容網絡可以產生運算放大器或LCD偏置所需的適中負電源電流，而不會產生與電感相關的設計工作和尺寸損失（圖1）。圖1所示電路接受2V至6V輸入，并產生數(shù)字可調輸出電壓。二極管電容電荷泵由DHI和DLOW的開關動作驅動，DHI和DLOW通常驅動基于電感的開關模式電源中的外部MOSFET或pnp晶體管。

圖1.該 DC-DC 控制器 IC 驅動二極管電容網絡而不是電感器，產生穩(wěn)定的負輸出，具有適度的 I外能力。

上電時，內部6位電流輸出D/A轉換器產生R1 x 13.33μA的標稱VOUT。然后，通過按住 CTRL 高電平并切換 ADJ，您可以根據 R1 的值在 3：1 范圍內以 64 個相等的步長調整 VOUT：R1 x 6.66μA ≤ VOUT ≤ R1 x 20μA。如果不需要數(shù)字調整，則將ADJ引腳接地并將CTRL連接至V+?；蛘哂肕AX774 DC-DC控制器構建類似的電路，接受高達16.5V的輸入。對于大于VIN的正輸出，升壓控制器和改進的電荷泵網絡（未顯示）可以完成這項工作。

最大輸出電流取決于 VIN、VOUT 和二極管電容級的數(shù)量，每級由兩個二極管和兩個電容器組成。雖然在最大 VOUT 下只有幾微安可用，等于 VIN - （0.6V x 級數(shù)），但在較低的輸出電壓下可以吸收更多的電流（圖 2）。

圖2.圖1中的可用輸出電流取決于VIN（本圖中為5V）、VOUT和二極管電容級數(shù)。

二極管電容級數(shù)決定了給定VIN和VOUT的最大IOUT。級太少將無法達到所需的電壓，但級數(shù)太低會降低效率：IIN 等于（大約）IOUT 乘以級數(shù)。對于低于5V的VIN電壓，電路提供的輸出電流小于圖2曲線所示的輸出電流。例如，4級電路從2VIN輸出-2V輸出電流，從3VIN輸出-7V輸出，從4VIN輸出電流輸出11V輸出，從5VIN輸出電流輸出電流輸出電流較大的泵浦電容器可以提供更高的IOUT。

控制器在 V 時更改其行為外遠低于R1編程的電壓。它專為基于電感的電路而設計，通過增加開關晶體管的“導通”時間，以犧牲“關斷”時間為代價來補償即將發(fā)生的壓差。該動作通常會增加電感電流，但對所示電路具有相反的效果。由于短關斷時間（DHI高）不允許電容器完全放電，因此可用的輸出電流實際上會減小而不是增加。因此，當 V外由于過載而失去調節(jié)，必須大幅降低負載電流才能重新獲得調節(jié)。可靠的最大輸出電流是 V外從輟學中恢復，而不是從進入輟學的更高級別恢復。

為了穩(wěn)定工作，用1pF旁路R220，保持R1和IC1之間的連接非常短，并將輸入旁路電容直接放在IC1的輸入引腳上。對于所示元件值，輸出紋波通常小于1%，但如果電路包含的級數(shù)超過編程輸出電壓所需的級數(shù)，則紋波可能會更高。紋波可以通過增加輸出電容來降低。

審核編輯：郭婷