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多種倍增輸出的開關電容式變換器的工作原理
來源: 日期:2013-11-2 20:37:31 人氣:標簽:
電路的輸出電壓大小,即其提升電壓的倍增因子(V0/VIN)和開關的閉合情況有關,下面給出幾種電壓倍增情況供參考。
(1)如在第一相,令開關S1、S2、S3閉合,其余開關斷開,輸入電壓對串聯的電容C1、C2充電,設C1=C2,則它們各自充電到輸入電壓的一半,即VC1=VC2=VIN/2;在第二相,如S4、S5、S5、S8閉合,其余開關斷開,則輸入電壓與并聯的C1、C2相串聯,對輸出電容Co充電,輸出電壓VO=VIN+VIN/2=3VIN/2,為輸入電壓的1.5倍,即倍增因子為1.5;
(2)如在第一相,開關S5、S2、S3閉合,其余開關斷開,則輸入電壓對C2充電,VC2 = VIN;在第二相,如S6、S8閉合,其余開關斷開,則輸入電壓與C2電壓相串聯,對輸出電容Co充電,輸出電壓VO = VIN + VIN =2VIN,為輸入電壓的2倍,倍增因子為2;
(3)如只讓開關S7閉合,則輸出電壓等于輸入電壓,倍增因子為1;
(4)類似地,如果電路能夠按三相操作,通過開關的轉換,令在第一相:VIN = VC1 + VC2;在第二相:VO= VIN + VC1;在第三相:VO = VIN - VC1 + VC2。將第二相關系式代入第三相關系式得VC2 = 2VC1,代入第一相式得VC1 = VIN /3, 后得輸出電壓VO = VIN + VC1 =4VIN /3 = 1. 33VIN,實現輸出電壓為輸入電壓的1.33倍,即倍增因子為1.33。
可見,采用較多的受控開關和電容,通過IC內部邏輯電路的控制,實現多相的操作,可以使電路的輸出電壓有多種倍增因子,如1、1.33、1.5和2,并能根據輸入電壓的降低情況自動地進行切換。
鋰離子電池的額定電壓為3.6~3.7V,充滿電后能達到4.2~4.3V,深度放電后電壓可能下降到2.7V.可見,在其使用過程中電壓變化是很大的。
為了給LED正確供電,驅動器的輸出電壓應當始終超過LED的正向壓降,而又不超過太多。這就要求IC能夠根據檢測輸入端鋰離子電池的使用情況及其電壓下降多少,自動改變輸出電壓的倍增因子。在開始電池電壓高時,令倍增因子為1;而在電池消耗一段時間后、電池電壓變低時,驅動器根據需要自動改變其工作模式(稱為自適應切換),使輸出電壓依次變為輸入電壓的1.33倍、1.5倍和2倍。這樣,在電池的整個工作過程中,驅動器既能提供滿足LED正常工作的足夠高的輸出電壓,又能減少在電荷泵電路和電流調節器內部所消耗的功率,從而大大提高電池的使用效率。
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