電壓逆變器設計理念轉變?yōu)?1MHz VFC

出處：維庫電子市場網發(fā)布于：2024-07-16 16:10:31 | 612 次閱讀

圖 1基本電壓逆變器電路的效率為 100 kHz，電流輸出為幾毫安。

　　如此配置的泵適用于電壓逆變器應用，簡單且便宜。它每 kHz 僅從 5V 電源軌吸取約 1A（無負載）。　
　　如果泵電容器 C2 減小幾個數(shù)量級，就會產生有趣的變化。這使得泵送電流與振蕩器頻率成正比：Ipump = 5*C2*Fpump

　　從這個想法開始，然后添加一些簡單的分立元件，我們原來的逆變器電路就變成了廉價、快速（1 MHz）、低功耗電壓頻率轉換器的核心。圖 2顯示了這個過程。

　　圖2改進后的電壓逆變器變?yōu)槭‰姷?MHz VFC。
　　輸入電流 = Vin/R1給 C3 充電，導致跨導放大器 Q1、Q2 吸收電流，從而增加來自施密特觸發(fā)器振蕩器電容 C1 的電流。這會增加 U1c 振蕩器頻率以及由 U1a、b 和 C2 泵送的電流。這是因為泵送電流具有負極性（記住我們從電壓反相電路開始）；它完成了一個反饋回路，該回路不斷平衡泵送電流以等于輸入電流：
　　Ipump = 5*C2*Fpump = Vin/R1
　　Fpump = Vin/(5*C2*R1) = Vin/(5*100pF*10,000) = 200kHz*Vin
　　Q3 提供啟動每個振蕩器周期的斜坡復位脈沖。R6 限制 C2 放電電流，以防止驅動 U1 引腳 1 襯底二極管導通，這可能會竊取一小部分 Ipump，從而產生非線性。R5/R3 的比率選擇在 Vin 和 Fpump 等于零時平衡 Q2/Q1 集電極電流，從而最大限度地減少 Vin 零偏移。因此，線性度和零偏移誤差小于滿量程的 1%。
　　然而，如果 +5 邏輯電源軌不夠準確，則可能會出現(xiàn)不可接受的比例因子誤差。

　　如果我們想要一個不受 +5 不穩(wěn)定性影響的精密電壓基準，該怎么辦？圖 3回答了這個問題。

　　圖 3 U2 分流基準將 C2 電荷穩(wěn)定至 +5 獨立精度 2.50 V。
　　然而，添加參考確實會增加約半美元的零件成本和約半毫安的最大功耗。這些總和對于準確和快速的轉換來說仍然是相當合理的價格。是的，對于 VFC 來說，一毫秒內的 10 位分辨率相當快。
　　請注意，可以選擇 R1 來實現(xiàn)幾乎任何所需的 Vin 滿量程因子。

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