浮地电荷泵电源source supplied ChargePump

cheeeeeater

最近在做一个开关电容（Switch Capacitor）的驱动电路（图6）。对于高边开关的驱动可以使用浮地电源（Vhi），如图一所示。在文献Analysis of a Charge Pump Power Supply with a Floating Voltage Reference，中提出了图二所示的source supplied ChargePump。
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其原理（据图3）简单说明便是当Vi为低时，Cp由Vref通过D2充电到Vref-VD2。当Vi为高时，由电容Cp抬升Vx点电压，通过D1给Cs充电，从而达到高位电压源的效果。通过简单的电荷守恒的关系（不清楚可以看原文），可以得到最后的电源电压的公式如图4所示。这时候就有一个问题，图4中有一句话是这么说的：“公式4显示增加Vi为高的占空比Di可以有效降低Rout。” 这似乎是一本万利的事情，只要将Di做到最大，就能有效降低等效阻抗Rout 以及电压纹波呢。




虽然我觉得这个结论不太合理但也不知道Di该如何取值直到看到了另外一篇引用了上述文献的新文章An Integrated 3-mW 120/230-V AC Mains Micropower Supply。他对Vi高电平时长（图5蓝色部分）的定义是这样说的：The figure also shows the timing of the signals for CP. For a correct function of the CP, the pulse of signal Vx needs to happen while Vs is at high level. The pulse length is determined by the RC time constant of the charge balancing process between Cp and Co.

此时我就不能理解了。什么叫做“脉冲长度由Cp和Co之间电荷平衡过程的RC时间常数决定”Cp给Co的泵送过程难道不是一瞬间完成的吗，如图3 t0时刻一样突变上去。希望有做驱动电路的大佬能解答一下我的问题，或者是我哪里理解错了。

William_zxh

占个座位, 坐等大佬解答

Halo94361

二极管不是理想的，Cp和Co两个电容之间的电荷重分配需要通过D2这个路径，D2一定会有导通电阻，那么两个电容之间的电荷重分配就是需要时间的。如果高电平时间太短，电荷重分配没有完成就又切换了，那带载能力就有很大损失。还有给Cp充放电的那个反相器也是有导通阻抗的，并不只有Cp和Co之间是RC充放电，Cp本身boost上去也是RC充放电过程。

cheeeeeater

   

Halo94361 发表于 2025-6-25 10:09
二极管不是理想的，Cp和Co两个电容之间的电荷重分配需要通过D2这个路径，D2一定会有导通电阻，那么两个电容 ...

理解您的意思。
在第二篇文献中他在1Mhz的情况下选用了60ns的脉冲波来泵送CP。为什么不按照文献1的结论来增大这个脉冲波的时长从而减小等效阻抗和纹波呢。这里面是有什么其他的考虑吗？

Halo94361

   

cheeeeeater 发表于 2025-6-26 10:29
理解您的意思。
在第二篇文献中他在1Mhz的情况下选用了60ns的脉冲波来泵送CP。为什么不按照文献1的结论来 ...

我的理解是可能Cp和Co间的电荷重分配只要完成了，那这个脉冲的高电平持续的时间再久也是没什么作用的，不如先把Vx拉低来给Cp进行下一次充电？

cheeeeeater

   

Halo94361 发表于 2025-6-26 18:35
我的理解是可能Cp和Co间的电荷重分配只要完成了，那这个脉冲的高电平持续的时间再久也是没什么作用的，不 ...

可以看图3 文献1的结论是 当有脉冲高电位信号的时候 相当于CP和CS（Co）一起给负载供电。那么就是interval1 这个时候Cs（Co）上的压降就会下降的慢一点 因为一部分电流由Cp给了 当没有脉冲信号，interval2的时候只有Cs供电，会导致电压下降更快，voltage droop更大 纹波也更大

ganzhiyou

最近我也在学习这个结构，感觉可以交流一下