正负电荷泵电路
在上一篇文章中，我向您展示了如何使用…
在上一篇文章中，我向您展示了如何构建自己的开关电容电压转换器电路使用经典行业标准LMC7660集成电路。但通常情况下，您没有可用的特定IC，或者额外IC的成本正在破坏BOM的和谐。这就是我们亲爱的555定时器IC前来救援。这就是为什么要减少为特定应用寻找特定芯片的痛苦，并降低BOM成本；我们将使用我们心爱的555定时器来构建、演示和测试带有555定时器IC的正电荷泵电路和负电荷泵电路.
什么是电荷泵电路？
A.电荷泵是一种通过将二极管和电容器配置为特定配置以使输出电压高于输入电压或低于输入电压而由二极管和电容组成的电路类型。我所说的较低，是指相对于地的负电压。此外，与每一种电路一样，这种电路也有一些优点和缺点，我们将在文章后面讨论。
要知道电路是如何工作的，我们需要研究两者的原理图电荷泵升压器和电荷泵逆变器电路优先。
充油泵增压器电路
为了更好地理解电路，让我们假设我们使用理想的二极管和电容器来构建中所示的电路图-1此外，我们假设电路达到稳态并且电容器被完全充电。此外，在考虑到这些条件的情况下，我们没有负载连接到该电路，工作原理如下所述。
借助图1和图2，我们将解释电荷泵电路是如何工作的。
现在让我们假设我们已经连接了来自信号发生器的PWM信号，并且信号在0-5V内振荡。
当输入PWM信号处于位置-0在中0V状态，电压位置-1是+5V或VCC。所以，这就是为什么电容器被充电到+5V或VCC。在下一个循环中，当PWM信号从0V至5V，位置1处的电压现在为+10伏。如果你观察图1.&图2:你可以观察到为什么电压增加了一倍。
它翻了一番，因为电容器端子上的参考被筛选了，而且由于二极管的作用，电流不能反向流过二极管，所以位置1我们最终得到一个偏移的方波，它高于偏置电压或输入电压。现在，您可以理解图2中的效果，即波形的位置1。
之后，信号被馈送到经典单二极管整流电路以平滑方波并获得+10伏输出处的直流电压。
在位置2的下一阶段，电压为+10伏，您可以从图1中验证这一点。现在，在下一个周期中，同样的现象再次发生，我们最终会遇到+15伏输出在位置4在用二极管和电容器完成最终整流之后。
这就是电荷泵升压电路作品.
接下来，我们将看到电荷泵逆变器或负电荷泵作品
电荷泵逆变器
负电压电荷泵的解释有点棘手，但请留下来，我会解释它是如何工作的。
在第一个循环中位置-0属于图-3，输入信号为0伏什么都没有发生，但只要PWM信号达到5伏在位置-0，电容器开始通过二极管充电第1天很快就会有5伏在位置-1。现在我们有一个二极管，它处于正向偏置状态，所以位置-1的电压几乎立即变为0V。现在，当输入PWM信号再次变低时，位置-1处的电压为0V。此时，PWM信号将减去该值，我们将在位置1处得到-5V。
现在经典单二极管整流器将完成其工作，并将脉冲信号转换为平滑的直流信号，并将电压存储在电容器中C2.
在电路的下一阶段，即位置3和位置4，同样的现象将同时发生，我们将获得稳定的-10伏电路输出处的直流电。
这就是负电荷泵实际上是有效的。
笔记请注意，我在这一点上没有提到位置2，因为正如你从位置2的电路中看到的那样，电压将是-5伏。
所需组件
- NE555定时器IC-2
- LM7805电压调节器IC-1
- 0.1 uF电容器-4
- 0.01uF电容器-2
- 4.7uF电容器-8
- 1N5819肖特基二极管-8
- 680欧姆电阻器-2
- 330欧姆电阻器-2
- 12V直流电源-1
- 通用单规导线-18
- 通用Breadboard-1
原理图
的电路增压泵增压器:
的电路电荷泵逆变器:
为了演示，电路在原理图的帮助下构建在无焊面包板上。所有组件都放置得尽可能靠近和整洁，以减少不必要的噪音和波纹。
计算
555定时器IC的PWM频率和占空比需要计算，因此，我已经在这个帮助下计算了555定时器的频率和占占空比555定时器静态电路计算器工具
对于实际电路，我使用了相当高的频率10千赫为了减少电路中的纹波。下面显示的是计算结果
正极和负极电荷泵电路的测试设置
为了测试电路，使用了以下工具和设置，
- 12V开关电源（SMPS）
- Meco 108B+万用表
- Meco 450B+万用表
- 汉科600BE USB PC示波器
为了构建电路，使用了1%的金属膜电阻器，并且没有考虑电容器的公差。在测试期间，室温为30摄氏度。
这里的输入电压是5V，我已经将12V电源连接到5V 7805电压调节器。因此整个系统由+5V直流电供电。
上图显示555定时器IC的频率为8KHz，这是因为电阻器和电容器的容差因素。
根据以上两张图像，您可以计算占空比电路的63%。我已经事先测量过了，所以我不打算再计算了。
接下来，在上图中，可以看到，由于我连接了9.1万.
通过9.1K电阻器的电流可以很容易地通过以下公式计算欧姆定律结果是1.21毫安对于倍压电路以及电压逆变器电路，结果是0.64毫安.
现在只是为了好玩，让我们看看如果我们连接一个1K的电阻器作为负载会发生什么。你可以看到倍压电路在这种情况下，它不处于被用来为任何东西供电的状态。
输出端的纹波是惊人的。如果你试图用这种电源给任何东西供电，肯定会毁了你的一天。
为了澄清，这里有一些电路的特写镜头。
进一步增强
- 该电路可以被进一步修改以满足特定应用的特定需要。
- 为了产生更好的结果，可以将电路内置到性能板或PCB中。
- 可以添加电位计以进一步提高555电路的输出频率
- 可以通过使用更高值的电容器或者仅仅通过使用更高频的PWM信号来减少纹波。
- LDO可以被添加到电路的输出以获得相对恒定的输出电压。
应用
该电路可用于许多不同的应用，如：
- 你可以用这个电路驱动运算放大器
- 液晶显示器也可以在这个电路的帮助下被驱动。
- 在电压逆变器电路的帮助下，具有双极性电源的运算放大器。
- 您也可以驱动需要+12V电源才能达到工作条件的前置放大器电路。
我希望你喜欢这篇文章，并从中学到一些新东西。如果你有任何疑问，你可以在下面的评论中询问，也可以使用我们的论坛以供详细讨论。