一款基于开关电容的倍压器研究与设计
2022年电子技术应用第3期
刘士启1，马 奎1，2，3，杨发顺1，2，3
1.贵州大学 大数据与信息工程学院，贵州 贵阳550025； 2.开云棋牌官网在线客服功率器件可靠性教育部工程研究中心，贵州 贵阳550025； 3.贵州省微纳电子与软件技术重点实验室，贵州 贵阳550025
摘要：基于开关电容的倍压器又称为电荷泵，设计将电荷泵集成到一颗芯片中。该芯片能够在4 V至20 V的输入范围内工作，并提供7 V至38 V的输出，提供超过10 mA的输出电流。电路采用电荷泵结构实现倍压，该电路的特点是无需电感，就可实现对输入电压的倍增，消除了电磁干扰的影响。空载情况下电源电流最大不超过12 mA。另外该电路采用双极型工艺制造，不易发生闩锁。
中图分类号：TN402
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211975
中文引用格式：刘士启，马奎，杨发顺. 一款基于开关电容的倍压器研究与设计[J].电子技术应用，2022，48(3)：49-53.
英文引用格式：Liu Shiqi，Ma Kui，Yang Fashun. Research and design of a switched capacitor voltage doubler[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(3)：49-53.
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211975
中文引用格式：刘士启，马奎，杨发顺. 一款基于开关电容的倍压器研究与设计[J].电子技术应用，2022，48(3)：49-53.
英文引用格式：Liu Shiqi，Ma Kui，Yang Fashun. Research and design of a switched capacitor voltage doubler[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(3)：49-53.
Research and design of a switched capacitor voltage doubler
Liu Shiqi1，Ma Kui1，2，3，Yang Fashun1，2，3
1.College of Big Data and Information Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China； 2.Semiconductor Power Device Reliability Engineering Research Center of Ministry of Education，Guiyang 550025，China； 3.Key Laboratory of Micro-Nano-Electronics of Guizhou Province，Guiyang 550025，China
Abstract：The switched capacitor voltage doubler is called charge pumps. It is integrated into a chip. Capable of operating from a 4 V to 20 V input, it provides ±7 V to ±38 V output. Output currents of over 10 mA are available. This circuit adopts charge pump structure to realize voltage doubling. The characteristic of the circuit is that the input voltage can be doubled without inductance, and the influence of electromagnetic can be eliminated. The maximum power supply current under no load is not more than 12 mA. Manufactured in bipolar technology,that is not susceptible to latchup.
Key words :switched capacitor；charge pumps；voltage doubler；bipolar
0 引言
直流电压变换可分为两大类：基于电感的电压变换电路和基于电容的电压变换电路，这两种电路使用的变压器件分别是电感和电容[1]。基于电感的电压变换电路虽然具有较高的变换效率，但是电路的体积很大，难以集成在芯片中，而且由于使用了电感，在电路工作过程中造成的电磁干扰问题相当严重，同时电感式变压电路的造价也相对较高，一般应用于较大型设备的变压场合[2]。而基于电容的电压变换电路就是电荷泵，电荷泵电路只占用很小的芯片面积，成本较低，基本不存在电磁干扰现象，电荷泵在小型电子设备中的应用很广泛[3]。电荷泵既可用于芯片内部电路供电，也可为芯片外部模块供电。在芯片内部的某些模块，其所需的输入电压可能不是电源电压，这时就需要电荷泵把电源电压变换成模块所需的电压，使其正常工作，例如在存储芯片中，内部可能需要40 V的高压，电荷泵可把电源电压泵升到这个电压值来满足需求[4]；而另一方面，电荷泵电路本身可以封装成一个独立芯片，它的输出电压可用于数码相机、平板电脑、音乐播放器等各类手持便携设备，来为这些设备提供稳定的电压[5]。在电荷泵用于驱动外部电子设备的应用场合中，如果电荷泵只需要提供较小的驱动电流，那么用于泵升电压的电容值比较小，占用面积不大，就可以集成在芯片内部[6]。
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作者信息：
刘士启1，马 奎1，2，3，杨发顺1，2，3
(1.贵州大学 大数据与信息工程学院，贵州 贵阳550025；
2.开云棋牌官网在线客服功率器件可靠性教育部工程研究中心，贵州 贵阳550025；
3.贵州省微纳电子与软件技术重点实验室，贵州 贵阳550025)
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